[发明专利]用于共聚焦显微镜探测针孔的纳米级微位移调节装置

说明书

本发明公开一种用于共聚焦显微镜探测针孔的纳米级微位移调节装置，由设置在下基座上的驱动器支撑上基座并对其进行快速、大行程的一级调节，由安装在上基座上的三维精密微位移平台对针孔盘进行三维方向的精密二级调节，通过上述双级调节可有效消除传统手动调节方式所带来的不确定性和不稳定性，以及现有光路调整机构可调行程小和应用范围受限的缺陷，并且上述一级大行程快速调节部分和二级精密微调部分可单独使用，以应用于相应需求场合。本发明通过控制器控制其进行纳米微位移调节，可使装置在工作过程中运行稳定、重复性好，从而使调节精度得到保障，实用性强。

技术领域

本发明涉及光学显微成像微位移调节领域，特别是涉及一种用于共聚焦显微镜探测针孔的纳米级微位移调节装置。

背景技术

激光共聚焦显微技术是一种高分辨率的显微成像技术。用于激发荧光的激光束透过照明针孔被二向色镜反射，通过显微物镜汇聚后入射于待观察的标本内部焦点处，激光照射所产生的荧光和少量反射激光一起，被物镜重新收集后送往二向色镜；其中携带图像信息的荧光由于波长比较长，直接通过二向色镜并透过探测针孔到达光电探测器，变成电信号后送入计算机，由于二向色镜的分光作用，残余的激光则被二向色镜反射，不会被探测到；在成像过程中，探测针孔的位置需要保证与显微物镜的焦点共轭，才可使得焦平面上的点所发出的光能透过探测针孔，同时焦平面以外的点所发出的光线在探测针孔平面是离焦的，绝大部分无法通过中心的小孔，从而大大提高了显微图像的清晰度和细节分辨能力。然而，由于探测针孔几何尺寸较小，一般在100-200nm之间，因此如何保证探测针孔的位置与显微物镜的焦点共轭成为共聚焦显微成像的关键。

传统用于调整探测针孔与显微物镜焦点共轭的方式为手动调节方式，即通过手动旋转调节螺钉调整光路，再用固紧螺钉将其锁定，采用手动调节方式，会导致在调整过程中，装置产生一定的抖动，使得成像的清晰度无法得到保障；而且在整个调整过程中，因手动操作，不同操作人员会存在感官差异，无法精确控制需要调节的量，调节结果的不确定性明显，此种方式无法满足当前的纳米级精度要求。

为了提高调节精度，现有光路调整多采用压电或电致伸缩微位移器驱动光学调整平台，大多是提供一维或者二维线性位移，通过控制外加电压实现亚微米级甚至纳米级别的调节精度。此类装置虽然稳定性和重复性好、调节精度高，并且能够解决人为操作带来的装置抖动和不确定性，但是由于压电或电致伸缩微位移器自身结构的限制，使得整个装置可调整行程很小，而且装置切向无承载能力，从而也大大限制了应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种调整行程大、应用范围广、调节精度高的用于共聚焦显微镜探测针孔的纳米级微位移调节装置，以解决手动调节所带来的不稳定和精度低的问题，以及现有光路调整装置的应用场景和调节行程受限的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种用于共聚焦显微镜探测针孔的纳米级微位移调节装置，包括上基座、下基座、驱动器、三维精密微位移平台、针孔盘固定件和控制器，所述下基座用于安装在共聚焦显微镜的显微物镜和二向色镜的安装盒上部，所述上基座的中心开设有第一通光孔，所述下基座的中心开设有第二通光孔，所述上基座设置在所述下基座的上方，所述下基座的底端安装所述驱动器，所述驱动器的驱动内轴顶端贯穿所述下基座与所述上基座的下表面接触，所述上基座的外侧壁和所述下基座的外侧壁之间设置有竖直导向机构，所述驱动器用于驱动所述上基座沿所述竖直导向机构相对所述下基座上下移动；所述上基座的上表面安装所述三维精密微位移平台，所述三维精密微位移平台的上表面安装所述针孔盘固定件，所述针孔盘固定件内用于安装针孔盘，所述针孔盘与所述第一通光孔和所述第二通光孔同轴设置，所述三维精密微位移平台用于对所述针孔盘固定件进行三维方向上的纳米级微位移调节；所述驱动器和所述三维精密微位移平台均与所述控制器电连接。