一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统，具体是利用激光和物镜构成的光镊系统控制微球透镜与样品之间的距离，利用三维位移平台的移动对样品进行光学超分辨率扫描成像，它可以实现对纳米结构的样本进的超分辨成像，可用于生物医学和材料科学等研究领域。

背景技术：

受衍射极限的限制，传统光学显微镜的分辨率只能达到入射光波长的一半，而一些超分辨显微镜其制作工艺复杂、对成像有严格的要求。例如扫描电镜和透射电镜对样品有要求，且需在真空内对样品进行成像。不适用于观察活体生物样本，而扫描近场光学显微镜则要求光纤探针与样品表面十分接近才能进行成像，且成像的时间较长，实时观测不能被实现。本实用新型利用光的力效应对微球进行控制，实现了超分变率成像。将直径为微米或毫米的微球控制在样品表面，能显著提高传统光学显微镜的分辨能力。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可以实现光学超分辨率成像的基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统。

本实用新型的技术方案：

一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统，包括CCD1、激光2、半透半反镜3、物镜4、微球透镜5、样品6、样品池7以及移动平台8，样品6 置于样品池7中，微球透镜5被光镊控制在样品6表面附近；样品池7置于移动平台8上；CCD1用于接收第一半透半反镜3反射的光，并呈现出超分辨率图像。

将样品6固定于样品池7中，并通过调节激光2和物镜4所构成的光镊系统改变微球透镜5与样品6之间的距离；使激光2被半透半反镜3透射，再通过物镜4，最终经过微球透镜5聚焦到样品6的待观测平面上，通过移动平台8 移动样品6到观测区域，样品6反射的光经微球透镜5，再通过物镜4经第一半透半反镜3反射最后被CCD1接收并呈现超分辨率图像。

所述的光控制采用的方式：激光2先透过第一半透半反镜3，再经过物镜4，直接控制微球透镜5。

所述的光学超分辨率成像系统还包括振镜9，振镜9位于半透半反镜3和物镜4之间。

所述的光学超分辨率成像系统第一半透半反镜3由二向色镜10替换，并在 CCD1和第一半透半反镜3之间增加第二半透半反镜12，光源11经第二半透半反镜12进行传输。

所述的第一半透半反镜3与激光传输方向成45°夹角。

所述的第二半透半反镜12与光源传输方向成45°夹角。

所述的微球透镜5的直径为微米或毫米。

所述的物镜4的放大倍数不小于40倍。

本实用新型的有益效果：

本实用新型采用微球透镜打破了光学显微镜的光学衍射极限，将光镊和微球透镜显微技术相融合，能对纳米级的样品进行实时成像。

针对待观测的目标，可以先利用激光2与物镜4构成的光镊系统调节微球5 与样品6距离使聚焦平面锁定待观测目标的位置，再利用位移台进行超分辨率动态观测和扫描成像。

在对样品进行实时成像时，无需额外对样品进行修饰。

附图说明

图1是一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统的第一种形式的正置显微镜示意图。

图2是一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统的第一种形式的倒置显微镜示意图。

图3是一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统的第二种形式的正置显微镜示意图。

图4是一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统的第二种形式的倒置显微镜示意图。

图5是一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统的第三种形式的正置显微镜示意图。

图6是一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统的第三种形式的倒置显微镜示意图。

图中：1CCD；2激光；3第一半透半反镜；4物镜；5微球透镜；6样品；7 样品池；8移动平台；9振镜；10二向色镜；11光源；12第二半透半反镜。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的系统的具体实施方式进行描述。

在动态观测成像时，微球透镜5和物镜4的相对位置要固定不变；所使用微球透镜2的直径为微米或毫米，且微球浸没于样品池的液体中。

如图1、图2所示，在具体实施方式中，一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统，包括CCD1、光源2、半透半反镜3、物镜4、微球透镜5、样品6、样品池7以及移动平台8，所述的微球透镜5被激光2透过第一半透半反镜3再经过物镜4的光控制在样品池7中的样品6正上方或正下方，样品6固定在样品池7中，微球透镜的直径为微米或毫米且浸没于样品池的液体中，所述的第一半透半反镜3位于激光和物镜之间且与光线呈45度，所述的CCD1用于接收带有样品信息的经第一半透半反镜3反射的光。

对于具体实施方法中的动态成像步骤为：调整移动平台8使样品6在物镜4 的视野内，再调节激光2与物镜4构成的光镊系统控制微球透镜与样品的距离近而使视野图像调整到最清晰的位置，然后，利用移动平台8对样品进行扫描成像。并将这些动态超分辨率视觉图像传送至计算机中。

如图3、图4所示，在具体实施方式中，一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统，包括CCD1、激光2、第一半透半反镜3、物镜4、微球透镜5、样品6、样品池7、移动平台8以及振镜9。所述的微球透镜5被激光2透过半透半反镜3再被振镜9反射最终通过物镜4的光控制在样品池7中的样品6正上方或正下方，样品6固定在样品池7中，微球透镜的直径为微米或毫米且浸没于样品池的液体中，所述的半透半反镜3位于激光2和振镜9之间且与光线呈45度，所述的CCD1用于接收带有样品信息的经半透半反镜3反射的光。

对于具体实施方法的动态成像步骤为：调整移动平台8使样品6在物镜4 的视野内，再调节激光2与物镜4构成的光镊系统控制微球透镜与样品的距离近而使视野图像调整到最清晰的位置，然后利用移动平台8或振镜9对样品进行扫描成像。并将这些动态超分辨率视觉图像传送至计算机中。

如图5、图6所示，在具体实施方式中，一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统，包括CCD1、激光2、二向色镜10、物镜4、微球透镜5、样品6、样品池7、移动平台8、光源11和第二半透半反镜12。所述的微球透镜 5被激光2透过二向色镜10再经过物镜4的光控制在样品池7中的样品6正上方或正下方，光源的光经过第二半透半反镜12的反射再经过二向色镜10的反射最终通过物镜4打在样品6上，所述的第二半透半反镜12与光线呈45度，所述的样品6固定在样品池7中，微球透镜5的直径为微米或毫米且浸没于样品池的液体中，所述的二向色镜10位于激光2和物镜4之间且与光线呈45度，所述的CCD1用于接收带有样品信息的经第二半透半反镜12透射的光。

对于具体实施方法的动态成像步骤为：调整移动平台8使样品6在物镜4 的视野内，再调节激光2与物镜4构成的光镊系统控制微球透镜与样品的距离近而使视野图像调整到最清晰的位置，然后，利用移动平台8对样品进行扫描成像。并将这些动态超分辨率视觉彩色图像传送至计算机中。

综上所述，在不脱离本实用新型权利要求所述的范围及精神的前提下，还有多种改进与变化，均应包括在本实用新型的权利要求范围内。