[实用新型]基于锁相放大的显微镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种显微镜，具体涉及一种具有锁相放大功能的显微镜。

背景技术

显微镜，一般是以某种光源发出的窄带光(例如激光)或经过窄带滤光片的宽光谱光作为激发光，辐照在样品上，激发样品自身的荧光、已经被荧光标记样品的荧光、非标记样品的拉曼散射光，经过一系列滤光系统后，再通过物镜和目镜或者相机进行放大并进行观测，利用不同滤光系统，我们分别可以得到荧光图像、拉曼图像、散射光图像、二次谐波(如使用短脉冲激光器)。该显微镜可用于研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位、组织的细胞形态和变化规律等。是开展生物学、细胞学、材料学、遗传学、免疫学、药学等研究领域的重要仪器。

显微镜的基本构造是有物镜、目镜(或由CCD、PMT等探测器代替)和照明光源以及一些附件(如滤光片、二向色镜、电光开关等)等器件组成。其光源一般为高压汞灯(经过滤光片组，得到一系列单色光)或者多个波长的激光器作为光源辐照到样品上。除了瑞利散射以外，其他有用的信号光都比激发光弱，除了观测锐利散射以外，我们需要利用特定滤光片去观测特殊的荧光、拉曼、二次谐波等信号，同时阻止激发光进入目镜或者探测器，避免眼睛或者探测器的损伤。

当今世界先进的显微镜厂家包括奥林巴斯、尼康、莱卡、蔡司等，采用的光源主要是氙灯、卤素灯、高压汞灯或者激光器，高端的显微镜甚至采用飞秒激光器，用来激发样品不同波长的荧光、拉曼散射光、二次谐波等信号光。但是有的样品的信号光的强度特别微弱、荧光信号淬灭特别快或者环境光比信号光的强度大的多，使得我们无法准确获得样品的真实信息。

实用新型内容

本实用新型提供了一种低成本、且不用更换光源就可以提高图像强度及分辨率的显微镜。

本实用新型的技术方案：

一种基于锁相放大的显微镜，包括有光源的显微镜、光开关2和控制处理系统；

所述的光开关2设置在光源1和有光源的显微镜间，用于调制进入有光源的显微镜内的光；

所述的控制处理系统为锁相放大器和/或电脑14；

第一种方案：当控制处理系统只包含锁相放大器时，锁相放大器的第一个连接口与光开关2连接，用于控制光开关2的开合，进而控制进入有光源的显微镜内的光；锁相放大器的第二个连接口与目镜或背向探测器7连接，或锁相放大器的第二个连接口与前向探测器13连接；或锁相放大器的第二个连接口与目镜或背向探测器7连接，同时锁相放大器的第三个连接口与前向探测器13连接；

第二种方案：当控制处理系统包含电脑时，电脑代替锁相放大器；

第三种方案：当控制处理系统包含锁相放大器和电脑时，锁相放大器的第一个连接口与光开关2连接，用于控制光开关2的开合，进而控制进入有光源的显微镜内的光；锁相放大器的第二个连接口与目镜或背向探测器7连接，或锁相放大器的第二个连接口与前向探测器13连接；或锁相放大器的第二个连接口与目镜或背向探测器7连接，同时锁相放大器的第三个连接口与前向探测器13连接；锁相放大器的第四个连接口与电脑连接。

利用背向探测器或前向探测器进行数据采集时需要与所述光开关同步，后经过锁相放大器和/或电脑处理信号，提取有用的信号，抑制噪声信号和环境光信号。

所述的光开关为机械开关、斩波器或声光调制器；

所述光源为激光光源和/或连续光源。

所述的有光源的显微镜为扫描显微镜、荧光显微镜、扫描荧光显微镜或共聚焦扫描显微镜。

所述的背向探测器或前向探测器包括相机和/或光电倍增管。

本实用新型首先利用快门(机械快门、斩波器或者AOM(声光调制器))器件对入射光在辐照到样品之前进行调制，使得其变成以一定频率f变化的入射光；其次，当这种入射光辐照到样品上后，样品发射的信号光(包括瑞利散射光、荧光、二次谐波)等也将是以f频率向外辐射；再次信号光被CCD或PMT等探测器接收，接收时其要通过锁相放大器或者电脑对探测器的快门进行调制，使其与之前的频率f和相位相同。最后在锁相放大器或者电脑中将快门开时得到的信号减去快门闭时的信号，使得有用信号得到放大，而仪器噪声或探测器噪声等无用信号的到抑制，提高信噪比。

因此，本实用新型不需要对原有的设备结构和器件进行改造，仅在原有的基础上，在光源部分加入一个快门器件，同时使用软件在探测阶段进行一定的同步和处理就可以提高仪器的分辨率、扫描速度、灵敏度等指标，降低了改造成本。