[发明专利]一种高速点扫描超分辨显微成像系统

说明书

本申请涉及一种高速点扫描超分辨显微成像系统包括激光器组、激发光模块、抑制光模块、合束模块、扫描模块、样品台、探测模块。激光器组包括一个抑制光激光器和一个激发光激光器。样品台用于放置样品和为样品提供二维的高速移动，用于大视场成像的拼接。激本发明旨在通过激光器组产生激发光和抑制光，分别经过激发光模块和抑制光模块加载全息图案的调制，通过合束模块的调整，达到完全重合的效果，再经过傅里叶变换分别形成7个成正六边形均匀分布的光斑，然后激发光和抑制光共14个光斑进入到扫描模块，同步扫描致样品表面，最后探测模块对待成像样品受激发所产生的荧光信号进行STED超分辨成像。从而达到快速超分辨成像的效果。

技术领域

本申请涉及光学显微的技术领域，尤其是涉及一种高速点扫描超分辨显微成像系统。

背景技术

受激辐射损耗显微技术是一种超分辨成像技术，可以突破衍射极限对光学显微镜的分辨率的限制，实现超分辨显微成像。

其原理为利用两束激光来进行显微成像，其中一束为激发光，用于激发荧光材料；而另一束是光斑形状为圆环状，与激发光共轴且波长与荧光分子发射波长匹配的擦除光。两束光重叠区域会产生受激辐射作用，而在中心区域的荧光分子则不受擦除光的影响，只会发生自发辐射。

由于该显微技术每一路的扫描均需要两种波长的激光器来实现，为了提高扫描的速度，往往增加扫描激光器的数量来实现多点扫描，因此目前的多路受激辐射损耗系统的硬件复杂，光路设计冗杂、成本高昂。

发明内容

为了简化光路设计，减少系统成本，

本申请提供的一种高速点扫描超分辨显微成像系统，采用如下的技术方案：

一种高速点扫描超分辨显微成像系统，包括

激光器组，包括抑制光激光器和激发光激光器；

激发光模块，用于调质激发光，包括第一空间光调制器，第一空间光调制器用于将经过第一空间光调制器的激发光衍射成7个正六边形分布的光斑，当激发光以一定的角度入射进第一空间光调制器芯片后，控制第一空间光调制器加载的全息相位图以调节每个像素的相位与强度；

抑制光模块，用于调质抑制光，包括第二空间光调制器，第二空间光调制器用于将经过第二空间光调制器的激发光衍射成7个正六边形分布的光斑，当抑制光以一定的角度入射进第二空间光调制器芯片后，控制第二空间光调制器加载的全息相位图以调节每个像素的相位与强度；

合束模块，用于反射抑制光和投射激发光以合并激发光和抑制光；

扫描模块，用于对激发光和抑制光进行同时扫描，实现对样品进行平面扫描；

样品台，用于放置样品且为样品提供平面移动；

探测模块，用于收集样品被激光激发的荧光信号成像出样品图案。

通过采用上述技术方案，空间光调制器简称SML。激发光和抑制光以一定的角度入射进SLM芯片，利用控制SLM加载的相位图，从而实现每个像素的相位与强度的调节，经过SLM衍射的多个光斑在合束后经过扫描模块共轭至样品面，进行点扫描。达到同时实现对荧光样品进行7路甚至N路的同时扫描效果，理论速度能达到单路点扫描成像的7倍甚至N倍。且当扫描光束变成N倍时，激光器数量不会随之增加，始终只采用一台抑制光激光器和一台激发光激光器。这样在提高扫描速度的同时，大大减少了系统的复杂程度和硬件的成本，同时也扩展了系统的应用范围。

可选的，所述激发光模块还包括第一扩束镜组，所述第一扩束镜组位于激光器组和第一空间光调制器之间，第一扩束镜组用于扩束激发光的光斑大小以使激发光能覆盖第一空间光调制器。

通过采用上述技术方案，第一扩束镜组用于扩束激光器组出来的光斑大小，这样可以有效的降低激光单位面积的能量，使其满足第一空间光调制器的损伤阈值，并使激光器组出来的光斑能覆盖第一空间光调制器，使激发光能进行更好的调制。