[发明专利]一种生物样品成像辅助装置、生物样品成像系统及方法

权利要求书

1.一种生物样品成像辅助装置，其特征在于，包括：飞秒激光单元和冷冻单元；所述飞秒激光单元包括飞秒激光器和调整光路；所述冷冻单元用于使得位于微栅上的生物样品保持玻璃态；所述飞秒激光器用于发射飞秒激光脉冲；所述调整光路用于将所述飞秒激光脉冲聚焦到所述生物样品的不同高度上，通过所述飞秒激光脉冲对所述生物样品进行逐层剥离，所述飞秒激光脉冲对所述生物样品进行逐层剥离时的剥离深度在纳米级别。

2.根据权利要求1所述的生物样品成像辅助装置，其特征在于，所述冷冻单元包括液氮罐和液氮通道；所述液氮罐用于存储液氮；所述液氮通道与所述液氮罐连通，所述液氮在所述液氮通道中循环，使得位于微栅上的生物样品保持玻璃态；所述微栅、所述液氮通道的至少部分通道和所述调整光路的至少部分光路插入至冷冻电子显微镜的内部。

3.根据权利要求1所述的生物样品成像辅助装置，其特征在于，所述飞秒激光脉冲的波长为1040nm，单脉冲能量为5nJ～10nJ，重复频率为50～100MHz。

4.根据权利要求1所述的生物样品成像辅助装置，其特征在于，所述调整光路包括：至少一个凹透镜、至少一个凸透镜和多个反射镜；所述飞秒激光脉冲经所述调整光路进行扩束和反射调节后聚焦到所述生物样品上。

5.一种生物样品成像系统，其特征在于，包括：冷冻电子显微镜和如权利要求1-4中任一项所述的生物样品成像辅助装置；

所述生物样品成像辅助装置用于通过飞秒激光脉冲对保持在玻璃态的生物样品进行逐层剥离；

所述冷冻电子显微镜用于在每次剥离操作后，对所述生物样品进行成像；

多次剥离操作和多次成像操作后，得到所述生物样品在不同高度区域不同角度下对应的多个二维图像。

6.根据权利要求5所述的生物样品成像系统，其特征在于，所述生物样品成像系统的空间分辨能力为埃数量级。

7.根据权利要求5所述的生物样品成像系统，其特征在于，所述冷冻电子显微镜包括从上到下依次设置的电子枪、聚光镜、物镜、中间镜、投影镜和CCD；所述生物样品成像辅助装置作为样品杆，位于所述聚光镜和所述物镜之间；

玻璃态的生物样品放置在所述样品杆上，所述电子枪用于发射电子束，所述电子束在经过所述聚光镜后穿过所述生物样品形成散射电子束，所述散射电子束在所述物镜、所述中间镜和所述投影镜的作用下于所述CCD上成像。

8.一种生物样品成像方法，其特征在于，通过飞秒激光器发射飞秒激光脉冲，通过调整光路将所述飞秒激光脉冲聚焦在玻璃态的生物样品的不同高度上；利用飞秒激光脉冲的冷加工作用，对所述生物样品进行逐层剥离，所述飞秒激光脉冲对所述生物5样品进行逐层剥离时的剥离深度在纳米级别；在每次剥离操作后，使用冷冻电子显微镜对所述生物样品进行成像；多次剥离操作和多次成像操作后，得到所述生物样品在不同高度区域不同角度下对应的多个二维图像。

9.根据权利要求8所述的生物样品成像方法，其特征在于，得到多个二维图像后，

还包括：基于所述多个二维图像，利用三维重构算法得到所述生物样品对应的三维结0构图。

10.根据权利要求8所述的生物样品成像方法，其特征在于，所述飞秒激光脉冲的波长为1040nm，单脉冲能量为5nJ～10nJ，重复频率为50～100MHz。