[发明专利]三维双光子光片显微及光谱多模式成像装置及方法

摘要

本发明涉及一种三维双光子光片显微及光谱多模式成像装置及方法，采用飞秒锁模激光器作为光源，以物镜在样本处形成聚焦的高斯光束，通过扫描振镜的扫描，形成虚拟光片照明层，在垂直于光片照明层方向进行成像。利用飞秒激光器的非线性倍频效应，实现样本的双光子荧光光片成像。另外，通过二向色分束镜将探测光路分为不同波长的两束，荧光被透过进行双光子光片荧光成像，近红外光被反射，并由光栅分光线型光束并由面阵CCD探测解析可同时获得被测样本的三维光谱图像。通过线性位移台带动被测样本与光片照明层产生相对运动，从而获得样本的三维光谱图像。通过多种成像模式有机结合，可以为生物医学、环境监测等领域提供更丰富的光学和光谱学信息。

主权项

1.一种三维双光子光片显微及光谱多模式成像装置，包含宽光谱飞秒锁模激光器、飞秒激光光片照明层发生单元、光片显微三维成像单元、光谱三维成像单元、合束分束单元、三维位移单元，其特征在于：所述飞秒激光光片照明层发生单元：包括单模光纤、光纤准直器、准直透镜、扫描振镜、f‑θ透镜、镜筒透镜和聚焦透镜；宽光谱飞秒锁模激光器产生的宽光谱飞秒激光源依次经过光纤滤波、光纤准直器后得到基横模准直光源，并通过扫描振镜、f‑θ透镜、镜桶透镜和聚焦透镜，在被测样本上形成一个线型光源；其中，扫描振镜和f‑θ透镜，可将被线光源随着被测样本表面进行快速扫描，从而线型光源可进一步变成一个虚拟光片照明层；所述光片显微三维成像单元：包括三维精密扫描载物平台、成像物镜、滤光片、聚焦透镜和用于成像的CCD；被聚焦透镜聚焦的光片层在被测样本中产生非线性双光子效应产生的荧光被成像透镜收集，再经过滤光片滤波及聚焦透镜投射到CCD；CCD通过同步扫描振镜及三维精密扫描载物平台的运动数据的采集，获得被测样本的三维图像；所述合束分束单元：被测样本产生的光被成像透镜收集后变成了平行光，其经过二色分束镜后可将双光子光谱成分及激光光源成分分开传输；使双光子荧光通过二色分束镜进入后方的荧光探测单元，单光子、长波长、宽谱成分被反射，进入后方光谱探测单元；所述光谱三维成像单元：包括二色分束镜、分光光栅和面阵CCD ，二色分束镜将激光源光谱成分反射到达分光光栅，使每一时刻的线型光的任意一个像素点的光谱被分光光栅分开，并打到面阵CCD上， 配合扫描透镜及三维精密扫描载物平台在垂直方向的扫描完成对被测样本的三维扫描，得到被测生物样本的光谱三维图像。