具有光学层析能力的荧光显微光谱成像系统的制作方法_2

文档序号:8254941阅读:来源:国知局
镜驱动装置53驱动所述物 镜51沿其光轴运动,W使所述物镜51进行光轴扫描。
[0027] 所述激光发射器10用于发射激光束L1。本实施例中,所述激光发射器10为单色 激光器。所述激光发射器10将所述激光束L1发射至所述扩束光路组件20上。所述激光 发射器10的激光波长为445nm,激光功率为40mw。可W理解的是,在其他实施例中,所述激 光发射器10的激光波长W及激光功率也可根据实际操作选择调整。
[002引所述扩束光路组件20将所述激光发射器10发射出的所述激光束L1进行散斑抑 制后得到照明光束L2。本实施例中,所述扩束光路组件20包括散射体旋转装置21、第一透 镜22 W及第二透镜23,所述散射体旋转装置21用于将所述激光束L1进行散斑抑制后得到 所述照明光束L2。所述散射体旋转装置21由散射片(未图示)W及电动马达(未图示) 组成,所述电动马达驱动所述散射片转动,从而通过所述散射片的转动,打乱所述激光束L1 的激光相关性,从而实现散斑抑制功能。
[0029] 所述照明光束L2经过所述第一透镜22 W及所述第二透镜23进行均匀扩束,W使 所述照明光束L2均匀化。此外,所述第一透镜22 W及第二透镜23还可对所述照明光束L2 进行准直,便于后续所述微反射镜30形成结构光场。
[0030] 所述照明光束L2经过所述微反射镜30产生结构光场L3。本实施例中,所述微反 射镜30为数字微反射镜,从而能够快速产生所述结构光场L3,并且由于其产生的所述结构 光场L3的刷新速度快,故其光能利用率高。此外,通过所述微反射镜30产生的所述结构光 场L3更均匀,从而有利于后续的样品结构分析。具体的,如图3所示,所述微反射镜30采 用DMD投影系统,由1024X768像素组成,其像元尺寸为13. 68umX 13. 68um,即每一个所述 像素都为一块可独立向正负方向翻转12度的小反射镜,其翻转的频率可达32KHZ。所述微 反射镜的每个周期Z为6个像素。可W理解的是,在其他实施例中,所述微反射镜30也可 根据实际操作选择其他的投影系统。
[0031] 为了进一步的改进,所述具有光学层析能力的巧光显微光谱成像系统100还包括 第一平面反射镜70,所述第一平面反射镜70设于所述第二透镜23 W及所述微反射镜30之 间,用W对所述照明光束L2的入射角度进行调整后,使所述照明光束L2 W-定的入射角度 设于所述微反射镜30上。本实施例中,所述入射角度为12度,从而使得所述照明光束L2 经过所述微反射镜30上时,能够被调制为具有一定周期的一维结构光场。可W理解的是, 在其他实施例中,所述入射角度的值也可根据实际操作调整。
[0032] 本实施例中,所述具有光学层析能力的巧光显微光谱成像系统100还包括柱透镜 80,所述柱透镜80设于所述微反射镜30 W及所述巧光显微成像组件50之间,用W将所述 结构光场L3成像于无穷远处,W使所述物镜51在所述样品的物面上的聚焦区域呈长方形 状。
[0033] 所述二向色镜40设于所述柱透镜80 W及所述物镜51之间,用W反射所述结构光 场L3。本实施例中,所述二向色镜40能够反射小于450nm的光谱,同时能够透射大于450nm 的光谱,从而使得所述结构光场L3经过所述二向色镜40反射至所述物镜51上,激发的所 述巧光束L4经过所述二向色镜40透射至所述光谱仪60中。
[0034] 所述物镜51接受所述结构光场L3,并且所述物镜51将所述结构光场L3聚焦于 所述载物台52上放置的所述样品上,并激发出巧光束L4。所述物镜驱动装置53用于驱动 所述物镜51沿其光轴运动,W使所述物镜51进行光轴扫描。本实施例中,所述物镜驱动装 置53沿其光轴方向能够做准纳米级别扫描。所述物镜驱动装置53包括一维平移台(未图 示)W及物镜调整架(未图示),所述物镜调整架设于所述一维平移台上,所述物镜调整架 与所述物镜51连接,用W调整所述物镜51的位置,从而能够保证所述物镜51的定位精度。 具体的,所述一维平移台的量程为25mm,其重复定位精度为1. 6um,最小步进位移为50nm。 可W理解的是,在其他实施例中,所述一维平移台的量程W及其重复定位精度均可根据实 际操作情况调整选择。
[003引本实施例中,所述载物台52的位移量程为110mmX75mm,其重复定位精度为 0. 25um,所述载物台52用于扫描所述样品图像从而得到整个样品的二维图像。可W理解的 是,在其他实施例中,所述载物台52的位移量程W及其重复定位精度均可根据实际操作情 况调整选择。
[0036] 本实施例中,当所述物镜51接受所述结构光场L3并聚焦于所述载物台52的样品 上时,所述结构光场L3激发出巧光束L4,所述巧光束L4 W及激光再次经过所述二向色镜 40,所述激光再次被所述二向色镜40反射,而所述巧光束L4则透过所述二向色镜40入射 至所述光谱仪60上,W进行分析及分离。
[0037] 所述光谱仪60将所述巧光束L4进行分析并分离得到光谱W及图像信息。本实施 例中,所述光谱仪60的光谱范围为400?700nm,光栅刻线数为6001p/mm,光谱分辨率优于 2nm。可W理解的是,在其他实施例中,所述光谱仪60的光谱范围、光栅刻线数W及光谱分 辨率均可根据实际操作调整选择。
[003引所述光谱仪60包括第二平面反射镜61、第=透镜62 W及入射狭缝63,所述第二 平面反射镜61用W反射所述巧光束L4至所述第=透镜62上,所述第=透镜62用W对所 述巧光束L4进行聚焦,W使所述巧光束L4聚焦成像于所述入射狭缝63上。本实施例中, 所述微反射镜30所在平面、所述样品所在物面、所述入射狭缝63所在平面W及成像器件19 所在的像面,四者成互共辆关系。同时,所述样品的物面视场大小与所述入射狭缝63存在 线性放大关系。
[0039] 本实施例中,所述光谱仪60还包括滤光片64,所述滤光片64设于所述第二平面反 射镜61 W及所述第=透镜62之间,用W进一步滤除所述巧光束L4中的残余激光光谱。
[0040] 本实施例中,所述光谱仪60还包括球面反射镜65 W及平面光栅66,所述球面反射 镜65用W对经所述入射狭缝63的巧光束L4进行准直并反射至所述平面光栅66上,经由 所述平面光栅66对所述巧光束L4进行巧光光谱色散。通过所述平面光栅66进行光谱色 散,从而光谱的波长范围更长,光谱精度较高,并且光谱与像素的线性关系更好。
[0041] 为了进一步的改进,本实施例中,所述光谱仪60还包括超环面镜67,所述巧光束 L4经所述平面光栅66进行巧光光谱色散后,经由所述超环面镜67进行聚焦。此外,所述超 环面镜67能够对所述具有光学层析能力的巧光显微光谱成像系统100进行像散与曽差的 校正,从而提高所述具有光学层析能力的巧光显微光谱成像系统100的成像性能。
[0042] 本实施例中,为了便于记录采集光谱与图像信息,所述光谱仪60还包括成像器件 68,所述巧光束L4经所述超环面镜67聚焦至所述成像器件68上,经由所述成像器件68进 行光谱及图像信息的记录采集。
[0043] 本发明提供的具有光学层析能力的巧光显微光谱成像系统100通过设置微反射 镜30产生结构光场L
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