[发明专利]基于二维频率空间编码的多光子激发成像系统及成像方法

说明书

本发明涉及一种基于二维频率空间编码的多光子激发成像系统及成像方法，二维偏转装置通过改变第一激发光束的偏转角度，形成二维频率空间编码激光束点阵。二维频率空间编码激光束点阵中，每一个激光束点对应的光束载波频率与其它激光束点对应的光束载波频率之间存在射频偏移。移频装置对第二激发光束的载波频率进行频率偏移，用以将第二激发光束频率进行的频率偏移量位于射频段内的频率偏移量。通过移频装置可以对第二激发光束的频率进行调节，起到抑制低频和零频的作用。通过二维频率空间编码激光束点阵与移频光束形成的组合光束，可以实现对样品内不同位置处的荧光团进行点阵式的激发，解决了传统生物荧光成像系统的成像速度偏低的问题。

技术领域

本发明涉及生物荧光成像技术领域，特别是涉及一种基于二维频率空间编码的多光子激发成像系统及成像方法。

背景技术

生物荧光成像技术在生物医学领域具有广泛的应用，如获取细胞的形貌特征、细胞化学特性、细胞物质分布特性，研究细胞内、细胞间的物质交换的动态过程。生物荧光成像过程通过激发生物样品不同位置处的荧光团，并收集对应位置处的荧光信号来重构生物样品的荧光图像。

然而，传统的生物荧光成像系统对于采集生物样品中荧光团标记的物质的高速动态过程仍具有不小的挑战性。传统的生物荧光成像系统中采用的逐点扫描或者逐线扫描激发生物样品内的荧光团的方式重构样品的荧光图像，使得传统生物荧光成像系统的成像速度偏低。

发明内容

基于此，有必要提供一种成像速度高的基于二维频率空间编码的多光子激发成像系统及成像方法。

一种基于二维频率空间编码的多光子激发成像系统。所述基于二维频率空间编码的多光子激发成像系统包括激光发射装置、第一偏振分束装置、二维偏转装置、移频装置以及合束装置。所述激光发射装置用于发出脉冲激发光束。所述第一偏振分束装置用于将所述脉冲激发光束进行分束，形成第一激发光束与第二激发光束。所述二维偏转装置用于改变所述第一激发光束的偏转角度，形成二维频率空间编码激光束点阵。所述移频装置用于对所述第二激发光束进行移频，形成移频光束。所述合束装置用于将所述二维频率空间编码激光束点阵与所述移频光束进行空间叠加，形成组合光束。所述组合光束照射至样品用于激发所述样品内的荧光团，产生多个荧光信号。

在一个实施例中，所述基于二维频率空间编码的多光子激发成像系统还包括第一中继光学组件与第二中继光学组件。所述第一中继光学组件用于改变所述二维频率空间编码激光束点阵的传输方向，引导所述二维频率空间编码激光束点阵至所述合束装置。所述第二中继光学组件用于改变所述移频光束的传输方向，引导所述移频光束至所述合束装置。

在一个实施例中，所述基于二维频率空间编码的多光子激发成像系统还包括射频信号发生装置。所述射频信号发生装置用于产生射频调制信号。所述二维偏转装置与所述射频信号发生装置连接，用于根据所述射频调制信号，将所述第一激发光束转换成所述二维频率空间编码激光束点阵。所述移频装置与所述射频信号发生装置连接，用于根据所述射频调制信号对所述第二激发光束进行移频。

在一个实施例中，所述基于二维频率空间编码的多光子激发成像系统还包括第二偏振分束装置与光电监控装置。所述第二偏振分束装置用于将所述组合光束进行分束，形成第一子组合光束与第二子组合光束。所述光电监控装置用于监控所述第一子组合光束的强度分布信息与时频信息。所述第二子组合光束照射至所述样品用于激发所述样品内的荧光团产生所述多个荧光信号。

在一个实施例中，所述基于二维频率空间编码的多光子激发成像系统还包括照明光学组件。所述照明光学组件用于接收所述第二子组合光束。经所述照明光学组件后的所述第二子组合光束照射至所述样品。

在一个实施例中，所述基于二维频率空间编码的多光子激发成像系统还包括探测装置与成像装置。所述探测装置包括多个点探测器，用于并行探测所述多个荧光信号，并将所述多个荧光信号转换为一一对应的多个电信号。所述成像装置用于对所述多个电信号进行荧光成像处理，重构所述样品的荧光图像。