[发明专利]基于贝塞尔光束脉冲整形的二次谐波显微成像系统

说明书

本发明涉及一种基于贝塞尔光束脉冲整形的二次谐波显微成像系统，飞秒脉冲激光器将产生能量为高斯分布的飞秒脉冲激光依次经半波片和格兰棱镜发射到空间光隔离器，经空间光隔离器出射的光发射到第一可调光阑，经第一可调光阑出射的光发射到锥透镜转变为贝塞尔光，经锥透镜出射贝塞尔光发射到第二可调光阑，经第二可调光阑出射的光经消色差透镜组发射到第三可调光阑，经第三可调光阑出射光经扫描振镜组扫描并发射到远心共轭系统，经远心共轭系统出射的光发射到另一半波片，经另一半波片出射的光经远心共轭系统发射到二向色镜，经二向色出射的光经显微物镜聚焦放置在载物台上的样品，样品产生二次谐波信号经显微物镜收集后又经二向色镜和滤波片被EMCCD采集。

技术领域

本发明是关于一种二次谐波显微成像系统，特别是关于一种基于贝塞尔光束脉冲整形的二次谐波显微成像系统，涉及显微成像技术领域。

背景技术

光学显微镜在观察物体时具有直观、样品处理方便等优点，光学分辨率则是衡量一个光学显微系统是否优秀的一个重要标准。随着激光技术的发展，以激光为光源的显微成像系统得到了长足发展，其分辨率有了极大的提高。目前基于荧光成像原理的技术取得了很大的进展，例如结构光照明显微术(Structured Illumination Microscopy,SIM)、受激辐射耗尽显微术(Stimulated Emission Depletion Microscopy,STED)和单分子定位和构图技术(Single Molecule Localization and Composition)，其中，单分子定位技术又包括光激活定位显微术(photoactivated localization microscopy,PALM)和随机光学重建显微术(stochastic optical reconstruction microscopy,STORM)等超分辨荧光成像技术。尽管这种技术已经将显微成像的分辨率由原来的光学极限分辨率200nm突破到10nm左右，但是荧光显微系统需要对所检测样品进行相应的荧光染料或者荧光蛋白标记，样品处理相对复杂，成本较高，尤其对于一些不能进行荧光标记的分子及生物小分子成像无能为力。

自从1960年，第一台激光器由Theodore H.Maiman发明以来，激光作为一个方向性和单色性好的光源，广泛应用在显微成像领域，基于双光子原理的非线性光学二次谐波成像技术也有一定的发展。二次谐波原理是基于界面对称性的破缺导致的界面二阶非线性超极化率不为零，产生二次谐波信号。因此，二次谐波对界面有独特的分辨作用，非线性效应的强局域性减少了成像时非焦点处发光产生的背景干扰，提高了信噪比和三维空间分辨率。因而，以此为基础的二次谐波显微成像技术具有无需标记且分辨率高，样品处理简单，无需额外进行荧光染色标记等有点。此外，二次谐波成像技术的发射与激发波长相距较远，因此信号易于有效分离。但是，以往所搭建的二次谐波显微镜对于入射脉冲激光并没有很好进行能量上的整形，所用激光的能量分布一般为高斯分布，具有一定的发射角，因此在经过光学组件和物镜焦点处产生明显的衍射现象，严重影响成像的分辨率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够提高成像分辨率且降低设备成本的基于贝塞尔光束脉冲整形的二次谐波显微成像系统。