[发明专利]一种聚焦可调的多焦点并行显微成像装置

说明书

本发明公开了一种聚焦可调的多焦点并行显微成像装置，包括：激光器、反射镜、半波片、上物镜、电机、双层微球结构、样品台、下物镜、探测器。所述双层微球结构包括上玻片和下玻片，所述上玻片下表面、下玻片上表面分别有利用聚焦离子束刻蚀的环状排列的第一层微球和第二层微球，第一层微球和第二层微球结构完全一致；所述上玻片与一个电机相连，通过控制电机可使上玻片绕轴转动，改变双层微球结构之间的夹角，从而改变多焦点的焦距，多焦点并行工作，完成样品轴向的扫描。本发明结构简单，搭建方便，轴向焦点可调，多焦点并行扫描，提高了在样品厚度方向的扫描速度，减弱了光漂白。

技术领域

本发明涉及光学显微成像领域，具体涉及一种聚焦可调的多焦点并行显微成像装置。

背景技术

随着信息科技的飞速发展，光学显微镜的应用已经延伸到各个领域,目前，实现对样品的三维扫描，已经成为光学显微成像领域的一个重要研究热点。现有的三维扫描显微系统，多采用多次轴向定位来实现三维成像。舒攀等人发表的题为《差动共焦显微成像高稳定三维扫描技术与系统》的文章中，通过对样品水平二维方向逐点扫描及轴向方向逐层扫描，实现样品的三维重构及成像。扫描之前需根据样品的轴向位置确定轴向扫描的上限和下限，通过调整获取轴向需扫描的层数。扫描过程中，轴向每层都对水平二维方向的点进行平面扫描成像，扫完后通过轴向扫描系统驱动物镜向下移动一层，再进行平面扫描，如此循环，实现整个限定范围的三维扫描。然而该技术需要多次改变物镜的位置来得到新的焦点，且单个焦点独自完成扫描，耗时久，具有扫描速度慢、光漂白现象较严重等缺点。

发明内容

本发明针对现有三维扫描装置存在的扫描速度慢、光漂白现象较严重等问题，提出了一种聚焦可调的多焦点并行显微成像装置。该装置具有结构简单、易搭建、轴向焦点可调、多焦点并行扫描等功能特点。通过双层微球结构，可以实现多焦点并行成像，利用控制电机调整双层微球结构间的夹角来改变焦距，多焦点并行工作，完成样品轴向的扫描，提高在样品厚度方向的扫描速度。

一种聚焦可调的多焦点并行显微成像装置，包括：激光器、反射镜、半波片、上物镜、电机、双层微球结构、样品台、下物镜、探测器。

所述激光器发射的光束照射到反射镜上，反射镜将光束反射到半波片上，产生的线偏振光经过上物镜后，照射在双层微球结构上，在双层微球结构下方形成多个焦点，多个焦点在轴向并行工作，并激发样品台上的样品产生荧光，荧光被下物镜收集进入到探测器；结合样品台在水平位置的移动，完成各焦点所在轴向位置的水平层扫描。

所述双层微球结构包括上玻片和下玻片。

所述上玻片下表面、下玻片上表面分别有利用聚焦离子束刻蚀的环状排列的第一层微球和第二层微球，第一层微球结构与第二层微球结构完全一致。

所述上玻片与电机相连，通过控制电机可使上玻片绕轴转动，改变双层微球结构间的夹角。

所述多个焦点的焦点数目由第一层微球结构和第二层微球结构中微球的数量、尺寸和材料决定，焦点的具体计算过程可由商用软件FDTD-Solutions计算。