[发明专利]免标记高速显微成像方法及装置

权利要求书

1.一种免标记高速显微成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用超短脉冲激光光源生成超短脉冲激光；在输出所述超短脉冲激光之前，还包括：补偿所述超短脉冲激光在到达显微物镜聚焦面前所累积的色散；设定沿所述样品横向、纵向和轴向分别为x轴、y轴和z轴；所述第一预设方向为所述z轴的方向，所述第二预设方向为所述x轴的方向，所述第三预设方向为所述y轴的方向；设定实现沿所述样品横向扫描的振镜的所述向扫描偏转角；设定所述位移台沿所述样品纵向移动的所述速度；

利用锥透镜、会聚透镜、中继透镜组和物镜，将所述超短脉冲激光的光束转换成具有扩展轴向焦深的贝塞尔光束；所述利用锥透镜、会聚透镜、中继透镜组和物镜，将所述超短脉冲激光的光束转换成具有扩展轴向焦深的贝塞尔光束，包括：控制所述锥透镜、所述会聚透镜、所述中继透镜组和所述物镜均与扩束后的光束共轴，使得所述光束依次通过所述锥透镜和所述会聚透镜后，在所述会聚透镜的后焦面形成环状光斑，并通过所述中继透镜组改变环状光斑的直径，及通过位于所述中继透镜组的后焦面处的所述物镜产生具有所述扩展轴向焦深的贝塞尔光束；

利用具有扩展轴向焦深的贝赛尔光束激发样品，并通过非线性光学效应在所述样品内沿第一预设方向产生具有轴向焦深的谐波信号；

利用扫描振镜控制所述贝塞尔光束在第二预设方向以预设的横向扫描偏转角进行往复运动，并利用位移台控制所述样品以预设的速度沿第三预设方向进行纵向移动，以使得所述贝塞尔光束在样品平面上进行扫描，激发所述样品产生谐波信号；以及

根据所述谐波信号进行数据重建，获得免标记高速高通量谐波显微图像。

2.一种免标记高速显微成像装置，其特征在于，包括：

色散预补偿系统，用于在输出所述超短脉冲激光之前，补偿所述超短脉冲激光在到达显微物镜聚焦面前所累积的色散；

设定模块，用于设定沿所述样品横向、纵向和轴向分别为x轴、y轴和z轴；设定实现沿所述样品横向扫描的振镜的所述向扫描偏转角；设定所述位移台沿所述样品纵向移动的所述速度，所述第一预设方向为所述z轴的方向，所述第二预设方向为所述x轴的方向，所述第三预设方向为所述y轴的方向；

超短脉冲激光光源及光束变换系统，用于利用超短脉冲激光光源生成超短脉冲激光；

可扩展轴向焦深的光束整形系统，用于利用锥透镜、会聚透镜、中继透镜组和物镜，将所述超短脉冲激光的光束转换成具有扩展轴向焦深的贝塞尔光束；所述可扩展轴向焦深的光束整形系统进一步用于控制所述锥透镜、所述会聚透镜、所述中继透镜组和所述物镜均与扩束后的光束共轴，使得所述光束依次通过所述锥透镜和所述会聚透镜后，在所述会聚透镜的后焦面形成环状光斑，并通过所述中继透镜组改变环状光斑的直径，及通过位于所述中继透镜组的后焦面处的所述物镜产生具有所述扩展轴向焦深的贝塞尔光束；

横向快速扫描系统，用于利用具有扩展轴向焦深的贝赛尔光束激发样品，并通过非线性光学效应在所述样品内沿第一预设方向产生具有轴向焦深的谐波信号；

推扫式扫描系统，用于利用扫描振镜控制所述贝塞尔光束在第二预设方向以预设的横向扫描偏转角进行往复运动，并利用位移台控制所述样品以预设的速度沿第三预设方向进行纵向移动，以使得所述贝塞尔光束在样品平面上进行扫描；

信号激发与收集系统，用于激发所述样品产生谐波信号；以及

图像重建与数据处理系统，用于根据所述谐波信号进行数据重建，获得免标记高速高通量谐波显微图像。