[发明专利]一种高速成像装置和方法

说明书

本发明提供一种高速成像装置和方法，包括光源系统(1)、聚焦系统(2)、载物系统(3)、成像系统(4)、引导光系统(5)、跟踪伺服系统(6)和聚焦伺服系统(7)；光源系统(1)产生的成像光(100)经聚焦系统(2)聚焦到载物系统(3)的样品层(3‑4)，经反射后再经聚焦系统(2)进入成像系统(4)，样品层(3‑4)随载物系统(3)转动进行快速成像。本发明利用样品层随载物系统的转动进行快速成像，而且可以结合超分辨成像技术，通过聚焦伺服系统(7)和跟踪伺服系统(6)精准地实现超分辨高速成像，操作简单，灵活方便，成像速度快，信噪比高，能够解决超分辨显微成像速度慢的问题。

技术领域

本发明涉及高速成像的技术领域，特别是涉及一种基于高速转动的载物系统进行高速成像的装置与方法。

背景技术

1873年，德国物理学家恩斯特.阿贝(Ernst Abbe)提出，光学显微镜受限于光的衍射效应和光学系统的有限孔径，存在分辨极限，其数值大约为入射光波长的一半。可以想到，既然波长决定了分辨率的极限，那用更小的波长不就好了，但是波长越短能量越强，会对被观察物体产生损伤，尤其是活细胞，这肯定是不可行的。于是电子显微镜和原子粒显微镜应运而生，但是，凡事有利必有弊，电子显微镜的样本必须在真空环境中才能被观察，所以活细胞之类的都是不可以的，应用局限性太大；虽然原子粒显微镜不需要在真空环境下观察，但缺点是成像范围太小，速度慢，受探头影响太大。

相对原子粒的近场成像，另外一个就是远场成像，我们所说的光学显微镜的超分辨成像技术就是指远场成像，2014年诺贝尔化学奖就授予了在远场超分辨成像技术取得突破的科学家。目前实现超分辨成像的方法有受激发射损耗(STED)、光激活定位显微(PALM)或随机光学重构(STORM)等。在受激发射损耗(STED)中，通过添加一路激光，让这路激光和原先的激光爱里斑重叠，但是新添加的激光光斑会有效抑制爱里斑边缘区域的激发态荧光分子发光，从而大大减小点扩展函数的半高全宽，以此实现超分辨。

但超分辨荧光显微成像技术有一个非常大的缺点，就是使用纳米位移平台时成像速度慢，对系统的信噪比会造成一定影响，不利于信号读取，这必然导致在很多方面会有一定的局限性；扫描振镜的使用虽然可在一定程度上提升扫描速度，但最高频率也就是几十赫兹，仍然算不上高速成像。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高速成像装置和方法，用于解决现有技术中因成像速度较慢所带来的一些的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高速成像装置，包括：光源系统(1)、聚焦系统(2)、载物系统(3)、成像系统(4)、引导光系统(5)、跟踪伺服系统(6)和聚焦伺服系统(7)；所述聚焦系统(2)包括物镜(2-4)，所述载物系统(3)包括第一盖玻片(3-1)、第二盖玻片(3-2)和引导层(3-3)，样品层(3-4)位于第一盖玻片(3-1)与第二盖玻片(3-2)之间，所述样品层(3-4)随载物系统(3)转动；光源系统(1)产生的成像光(100)进入聚焦系统(2)，由物镜(2-4)聚焦到样品层(3-4)，经样品反射后的第一反射成像光(101)进入成像系统(4)进行高速成像。

所述光源系统(1)产生的成像光束(100)为超分辨激光光束。

所述光源系统(1)为受激发射损耗(STED)系统、光激活定位显微(PALM)系统或随机光学重构(STORM)系统，用于产生成像光束(100)，即所述超分辨激光光束由受激发射损耗(STED)系统、光激活定位显微(PALM)系统或随机光学重构(STORM)系统产生。

所述聚焦系统(2)还可以包括二相色透镜。

所述聚焦系统(2)用于将所述成像光束(100)聚焦至样品层(3-4)，将所述引导光束(300)聚焦至所述引导层(3-3)。

所述样品层(3-4)即成像层。

所述第二盖玻片(3-2)上有样品层沟槽。