[发明专利]光子到达时间和位置同步测量的荧光寿命成像系统及方法

说明书

本发明涉及一种光子到达时间和位置同步测量的荧光寿命成像系统及方法，包括扫描平移台，待成像样品，激发光源，聚焦透镜、多色仪、MCP位敏阳极探测器；扫描平移台用于放置待成像样品；激发光源用于照射待成像样品；聚焦透镜、多色仪、MCP位敏阳极探测器依次设置于待成像样品受激发光的传播方向；所述的MCP位敏阳极探测器的外侧连接时间信号引出模块；所述MCP位敏阳极探测器的位敏阳极多路输出依次与电荷灵敏前置放大器、光子到达时间和位置同步测量电路、图像重建模块连接；所述时间信号引出模块与光子到达时间和位置同步测量电路连接；所述扫描平移台与图像重建模块连接。本发明具有更精细的光谱分辨率、可获取更多维信息。

技术领域

本发明涉及荧光寿命成像技术领域，尤其涉及一种光子到达时间和位置同步测量的荧光寿命成像系统，同时涉及了该系统的成像方法。

背景技术

荧光寿命成像(FLIM)是利用像素点处测得的荧光寿命长短作为该像素对应灰度值的一种新型荧光成像技术，与基于荧光强度的分析和成像技术相比，一般不受诸如激发激光、荧光染料漂白、荧光染料分布不均等荧光强度干扰因素的影响。因此荧光寿命成像技术能够对处于不同状态的生物组织或不同种类生物组织提供更清晰的对比度，并可定量测量荧光团及其所处微环境参数。荧光寿命成像技术已成功应用于细胞生物学、分析化学和临床诊断等领域。

荧光寿命成像技术主要有频域和时域两大类。频率调制法是通过比较荧光信号相对于调制激光信号的相移和调制度来进行测量，多用于纳秒级以下的荧光寿命成像测量。随着生物医学的需求，出现了纳秒、皮秒甚至飞秒量级的时域荧光寿命成像的技术。时域主要包括门控探测(Time- Gated Detection) 、时间相关单光子计数(TCSPC)和扫描相机成像(Streak-FLIM) 是三种实现方法。其中，门控FLIM收集效率低，难以分辨多指数衰减函数；扫描相机虽然具有极高灵敏度和时间分辨的探测器，但由于受到相机积分时间限制，成像速度很慢。时间相关单光子计数(TCSPC)是一种高精度的光脉冲测量技术，但是由于它一次只能记录激发周期内的一个光子，其余光子被忽略，这影响了光子的收集效率和脉冲信号的测量精度。虽然目前TCSPC采用TAC-ADC或TDC来测量光子到达时间的时间测量精度高，但测量范围非常有限，最大测量范围仅为几百个微秒。

此外，生物医学研究和临床诊断中的许多场合都提出了多光谱分辨的要求，目前多光谱荧光寿命成像主要是基于双色分光镜和TCSPC技术的多光谱荧光寿命成像。此种系统中荧光经过一系列双色镜后进行光谱分离，经不同的透镜聚焦后，由不同的单光子点探测器进行探测。这就导致系统光谱分辨通道有限、波长间隔固定，加之TCSPC技术本身存在的成像速率低的问题，使得此系统应用受限。因此，发展光谱分辨率高、成像速度快、价格低廉的多光谱荧光寿命成像技术是目前的趋势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种光子到达时间和位置同步测量的荧光寿命成像系统及方法。

为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：

一种光子到达时间和位置同步测量的荧光寿命成像系统，包括扫描平移台，待成像样品，激发光源，聚焦透镜、多色仪、MCP位敏阳极探测器，时间信号引出模块，电荷灵敏前置放大器、光子到达时间和位置同步测量电路和图像重建模块；

所述的扫描平移台用于放置待成像样品；所述的激发光源用于照射待成像样品；

所述的聚焦透镜、多色仪、MCP位敏阳极探测器依次设置于待成像样品受激发光的传播方向；

所述的MCP位敏阳极探测器的外侧连接时间信号引出模块；

所述MCP位敏阳极探测器的位敏阳极多路输出依次与电荷灵敏前置放大器、光子到达时间和位置同步测量电路、图像重建模块连接；

所述时间信号引出模块与所述光子到达时间和位置同步测量电路连接；