一种纳米成像系统及其应用方法

本发明涉及光学，尤其涉及一种纳米成像系统及其应用方法。

背景技术：

1、纳米像素的发展可以改变信息科学和技术中的各种应用，包括超高分辨率成像和显示、大容量数据存储以及光学信息加密。特别是物联网、第五代移动网络和虚拟/增强现实的出现，对具有高空间分辨率的光场、近眼和便携式/可穿戴显示器的需求不断增加。因此，这些领域的发展将极大地受益于用纳米像素取代传统的微米级像素。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种纳米成像系统及其应用方法，图像分辨率可达到纳米级。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种纳米成像系统，包括激光器、声光偏转器、扩束镜、二向色镜、显微镜、样品室、照明光源、反射镜、聚光镜、相机和计算机，所述样品室的样品衬底上涂有包含有上转换纳米颗粒的样本溶液；其中，激光器发出的光依次经过声光偏转器调制、扩束镜准直、二向色镜反射、显微镜聚焦后，用于捕获及控制上转换纳米颗粒；照明光源发出的光依次经过样品、二向色镜投射、反射镜反射、聚光镜聚光后，在相机成像；计算机用于控制激光器、声光偏转器以及显示相机采集的图像。

3、可选地，所述样本溶液还包括掺杂的镧系离子。

4、可选地，所述样品衬底包括柔性聚合物、生物柔性叶子、离体皮肤组织和离体单细胞中的任意一种。

5、第二方面，本发明实施例提供了一种纳米成像系统的应用方法，包括：

6、制备包括上转换纳米颗粒的样本溶液；

7、将样本溶液滴至在样品衬底，并将样品衬底放置在样品室；

8、通过计算机控制激光器的光学参数及声光偏转器的调制参数，以捕获并控制上转换纳米颗粒形成特定的图像；

9、通过相机采集样品衬底的图像，并通过计算机显示图像。

10、可选地，所述制备包括上转换纳米颗粒的样本溶液，具体包括：

11、将上转换纳米颗粒包裹预设厚度的二氧化硅膜层；

12、制备预设浓度的包裹二氧化硅膜层的上转换纳米颗粒，并通过震荡制备分散溶液以得到样本溶液。

13、可选地，通过计算机控制激光器的光学参数及声光偏转器的调制参数，以捕获并控制上转换纳米颗粒形成特定的图像，具体包括：

14、通过计算机控制激光器的功率，通过计算机控制声光偏转器的捕获位置、偏转角度和偏振方向，以捕获并控制不同上转换纳米颗粒在特定位置、特定时间形成特定的图像。

15、可选地，所述方法还包括：

16、通过计算机控制声光偏转器的扫描频率，形成动态图像。

17、可选地，所述方法还包括：

18、确定加密信息与二维码图案的对应关系；

19、根据加密内容和对应关系控制激光器和声光偏转器按照预设频率移动上转换纳米颗粒，形成加密内容对应的二维码图案。

20、可选地，所述方法还包括：

21、通过相机按照预设频率获取不同时刻的二维码图案；

22、根据二维码图案和对应关系得到加密内容。

23、实施本发明实施例包括以下有益效果：本实施例中的纳米成像系统包括激光器、声光偏转器、扩束镜、二向色镜、显微镜、样品室、照明光源、反射镜、聚光镜、相机和计算机，样品室的样品衬底上涂有包含有上转换纳米颗粒的样本溶液，通过计算机控制激光器的光学参数及声光偏转器的调制参数，以捕获并控制上转换纳米颗粒形成特定的图像，通过相机采集样品衬底的图像，从而实现生成纳米级分辨率的图像。

技术特征：

1.一种纳米成像系统，其特征在于，包括激光器、声光偏转器、扩束镜、二向色镜、显微镜、样品室、照明光源、反射镜、聚光镜、相机和计算机，所述样品室的样品衬底上涂有包含有上转换纳米颗粒的样本溶液；其中，激光器发出的光依次经过声光偏转器调制、扩束镜准直、二向色镜反射、显微镜聚焦后，用于捕获及控制上转换纳米颗粒；照明光源发出的光依次经过样品、二向色镜投射、反射镜反射、聚光镜聚光后，在相机成像；

2.根据权利要求1所述的纳米成像系统，其特征在于，所述样本溶液还包括掺杂的镧系离子。

3.根据权利要求1所述的纳米成像系统，其特征在于，所述样品衬底包括柔性聚合物、生物柔性叶子、离体皮肤组织和离体单细胞中的任意一种。

4.一种纳米成像系统的应用方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的应用方法，其特征在于，所述制备包括上转换纳米颗粒的样本溶液，具体包括：

6.根据权利要求4所述的应用方法，其特征在于，通过计算机控制激光器的光学参数及声光偏转器的调制参数，以捕获并控制上转换纳米颗粒形成特定的图像，具体包括：

7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求4所述的应用方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求8所述的应用方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结
本发明公开了一种纳米成像系统及其应用方法，系统包括激光器、声光偏转器、扩束镜、二向色镜、显微镜、样品室、照明光源、反射镜、聚光镜、相机和计算机，所述样品室的样品衬底上涂有包含有上转换纳米颗粒的样本溶液；其中，激光器发出的光依次经过声光偏转器调制、扩束镜准直、二向色镜反射、显微镜聚焦后，用于捕获及控制上转换纳米颗粒；照明光源发出的光依次经过样品、二向色镜投射、反射镜反射、聚光镜聚光后，在相机成像；计算机用于控制激光器、声光偏转器以及显示相机采集的图像。本发明实施例的图像分辨率可达到纳米级，可广泛应用于光学技术领域。

技术研发人员：武田丽,李姮,张倩,李宇超,张垚,李宝军
受保护的技术使用者：暨南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15