[发明专利]一种小尺寸等离子纳米颗粒探测的超分辨显微系统

说明书

本发明公开了一种小尺寸等离子纳米颗粒探测的超分辨显微系统，其构成主要为第一激光器、滤波单元、第一银反射镜、相位板、第二激光器、偏振相关分束镜、第三激光器、二向色镜、半反半透玻片、振镜单元、显微物镜、位移平台、第二银反射镜、滤光片、第一针孔、光电倍增管、锁相放大器和终端；其中，第一激光器产生的高斯抑制光输入到滤波单元，经滤波单元后高斯抑制光输入到第一银反射镜、相位板，高斯抑制光经相位板产生环形抑制光；锁相放大器控制第二激光器产生高斯调制光，本发明具有低抑制功率、超高分辨率、无光漂白、高信号对比度、极高可重复性、可持久观测的特性，可实现在复杂生物环境中小尺寸等离子体纳米颗粒的显微成像。

技术领域

本发明涉及超分辨显微成像技术领域，具体涉及一种基于小尺寸等离子纳米颗粒非线性特性的全光开关调控技术和锁相放大器弱信号提取技术。

背景技术

等离子体纳米颗粒因其表面存在大量自由振荡电子而具有表面等离子体效应，被广泛应用于光学设备、生物标记、太阳能电池、非易失存储器、纳米技术等领域，同时小尺寸的等离子体纳米颗粒在材料表征、生物显微成像方面具有尺寸小、等离子体效应明显等优势。目前针对小尺寸等离子体纳米颗粒的探测方法主要有三类，第一类主要通过粒子与材料相互作用来进行微小探测，例如利用原子间相互作用力的原子力显微镜(AFM)，电子与物质相互作用的扫描式电子显微镜(SEM)和透射式电子显微镜(TEM)等；第二类方法主要是利用纳米颗粒散射特性进行观测，例如暗场显微成像系统(DFM)；第三类利用荧光物质进行特定标记来间接探测，主要是以受激辐射损耗技术(STED)、光激活定位显微技术(PALM)和结构光照明显微成像技术(SIM)等为主，然而以上几种探测方法在实际应用中存在样品制备要求高(第一类)、探测分辨率低(第二类)、信号不稳定(第三类)等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足，提供了一种小尺寸等离子纳米颗粒探测的散射型超分辨显微系统。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于等离子纳米颗粒探测的超分辨显微系统，包括：第一激光器1、滤波单元2、第一银反射镜3、相位板4、第二激光器5、偏振相关分束镜6、第三激光器8、二向色镜9、半反半透玻片10、振镜单元11、显微物镜12、位移平台13、第二银反射镜14、滤光片15、第一针孔16、光电倍增管17、锁相放大器19和终端21；第一激光器1产生的高斯抑制光输入到滤波单元2，经滤波单元2空间滤波后输入到第一银反射镜3和相位板4，再经相位板4相位调制产生环形抑制光；锁相放大器19输出控制信号控制第二激光器5产生高斯调制光，环形抑制光和高斯调制光经偏振相关分束镜6实现空间重合；第三激光器8产生激发光，所述激发光、经相位板4调制后的环形抑制光、高斯调制光经二向色镜9进行空间重合，合束后激光依次经过半反半透玻片10、振镜单元11，由显微物镜12聚焦在位移平台13的样品上；其中，所述样品为待探测物体，待探测物体上标记有等离子体纳米颗粒；经样品散射后的散射信号依次经过显微物镜12、振镜单元11、半反半透玻片10、第二银反射镜14、滤光片15、第一针孔16后，由光电倍增管17采集；光电倍增管17将采集的散射信号转换成电信号后传输到锁相放大器19，锁相放大器19对电信号进行特性信号提取，并将提取到的信号传输到终端21。

优选地，所述滤波单元2包括两片平凸透镜和一个第二针孔，第二针孔位于两片平凸透镜中间，所述滤波单元2用于对高斯抑制光进行空间滤波。

优选地，所述第一激光器1和第二激光器5均为532nm连续激光器，第三激光器8为561nm脉冲激光器，脉宽为40ps。

优选地，所述振镜单元11包括两面呈倾角放置的高频振动反射镜，用于对入射光在X方向和Y方向的扫描，其中入射光为经半反半透玻片10后的激发光、环形抑制光和高斯调制光。

优选地，所述等离子体纳米颗粒为金纳米颗粒。