多色多光子及谐波多模态显微成像系统的生产技术

图片简介:

本技术涉及一种多色多光子及谐波多模态显微成像系统。脉冲整形器将入射的宽带脉冲激光进行脉冲整形，按照不同级次谐波成像要求或者不同荧光分子的多光子吸收波长要求，输出傅里叶变换极限的多色脉冲；消偏器将由脉冲整形器输出的偏振光变为无偏或者圆偏振光；然后经过显微成像模块对样品进行探测；最后信号光根据测量的需要分别引入谐波检测模块或多光子检测模块进行测量。采用本技术所提供的多色多光子及谐波多模态显微成像系统能够在同一个光路下同时实现多光子和谐波成像测量。

技术要求

1.一种多色多光子及谐波多模态显微成像系统，其特征在于，包括：脉冲整形器，消偏器，显微成像模块，谐波检测模块以及多光子荧光检测模块；

所述脉冲整形器用于将入射的宽带脉冲激光进行脉冲整形，按照不同级次谐波成像要求

或者不同荧光分子的多光子吸收波长要求，输出傅里叶变换极限的多色脉冲；

所述消偏器用于将所述傅里叶变换极限的多色脉冲转变为无偏振光或者圆偏振光；

所述显微成像模型用于利用所述无偏振光或所述圆偏振光激发待测样品，生成待测样品

图像；所述待测样品为荧光蛋白或非线性晶体；

在同一光路系统下，所述谐波检测模块用于根据所述待测样品图像检测所述非线性晶体

的谐波信号；所述多光子荧光检测模块包括多条不同的探测光路，所述多光子荧光检测

模块用于根据所述待测样品图像检测所述荧光蛋白不同荧光的多光子信号。

2.根据权利要求1所述的多色多光子及谐波多模态显微成像系统，其特征在于，所述显微成像模块具体包括：聚焦物镜、三轴微驱载物台以及收集物镜；

所述聚焦物镜以及所述收集物镜共焦放置，所述三轴微驱载物台设于焦点处；

在空间直角坐标系下，在XY平面内移动所述三轴微驱载物台获取待测样品图像，在Z方向上调整聚焦位置。

3.根据权利要求2所述的多色多光子及谐波多模态显微成像系统，其特征在于，所述多光子荧光检测模块具体包括：二向色转轮、第一格兰泰勒棱镜、第二格兰泰勒棱镜、第一多光子荧光探测器以及第二多光子荧光探测器；

所述第一格兰泰勒棱镜以及所述第一多光子荧光探测器设于同一第一探测光路上；

所述第二格兰泰勒棱镜以及所述第二多光子荧光探测器设于同一第二探测光路上；

所述二向色转轮用于分开不同种类荧光分子的荧光，通过所述第一格兰泰勒棱镜进入所述第一光路，或者通过所述第二格兰泰勒棱镜进入所述第二光路。

4.根据权利要求3所述的多色多光子及谐波多模态显微成像系统，其特征在于，所述二向色转轮与所述第一格兰泰勒棱镜之间设有第一滤光片；所述第一格兰泰勒棱镜与所述第一多光子荧光探测器之间设有第一耦合透镜；

所述二向色转轮与所述第二格兰泰勒棱镜之间设有第二滤光片；所述第二格兰泰勒棱镜与所述第二多光子荧光探测器之间设有第二耦合透镜。

5.根据权利要求4所述的多色多光子及谐波多模态显微成像系统，其特征在于，所述所述的谐波检测模块具体包括：第三格兰泰勒棱镜、单色仪以及光电探测器；

所述第三格兰泰勒棱镜、所述单色仪以及所述光电探测器依次设置在第三探测光路上；

所述第三格兰泰勒棱镜用于选择需探测的偏振方向的谐波信号；所述单色仪用于选择所述谐波信号的级次；所述光电探测器用于探测谐波信号。

6.根据权利要求1-5任一项所述的多色多光子及谐波多模态显微成像系统，其特征在于，所述消偏器为消色差退偏镜或消色差四分之一波片；

所述消色差退偏镜用于产生无偏振光；所述消色差四分之一波片用于产生圆偏振光。

7.根据权利要求6所述的多色多光子及谐波多模态显微成像系统，其特征在于，所述光电探测器为光电倍增管。

8.根据权利要求6所述的多色多光子及谐波多模态显微成像系统，其特征在于，还包括：光路保护管；

所述光路保护管用于保护所述脉冲整形器，所述消偏器，所述谐波检测模块以及所述多光子荧光检测模块之间的光路。

9.根据权利要求2所述的多色多光子及谐波多模态显微成像系统，其特征在于，所述多光子荧光检测模块具体包括多条探测光路；每条探测光路上至少包括一个格兰泰勒棱镜以及一个多光子荧光探测器；

所述多条探测光路同时对多个不同的多光子信号进行探测。

技术说明书

一种多色多光子及谐波多模态显微成像系统

技术领域

本技术涉及激光成像领域，特别是涉及一种多色多光子及谐波多模态显微成像系统。

背景技术

多光子显微成像技术是激光成像领域的一个重要分支。其基本原理是在高光子密度的条件下，荧光分子可以吸收两个或两个以上的光子，并发射荧光。相比于单光子激发荧光，多光子激发荧光具有显著的局域激发特征，近红外的激发波长能有效减弱组织散射和吸收的影响。因此，多光子荧光显微成像具有光毒性小，穿透能力强等诸多优点。可以对活体生物进行无损探测的潜力使得多光子显微成像技术成为了一个研究的热点，在生物医学领域有着广阔的应用前景。加入偏振信息的多光子技术还可以进一步探测荧光分子的取向及寿命等信息。目前常用的多光子成像技术一次只能进行一种荧光分子标记，对于需要多种荧光标记才能构建完整图像的样品来说需要进行多次荧光成像测量，这不仅使得耗时成倍的递增，且不利于活体样品成像。

谐波成像技术是通过非线性光学的原理，使用强激光与物质相互作用生成谐波，通过谐波成像来探测物质特性的一门技术。目前广泛应用于凝聚态物质特性的探测。通过偏振依赖的谐波成像更可以测量晶体的晶轴取向等信息，可以完整的呈现待测物质的真实图像。在进行偏振相关的显微成像测量时，多光子显微成像和谐波成像都面临着改变光束偏振的难题，目前常用的改变偏振手段如半波片，会不可避免的导致探测光路的微小变化，这样的变化在显微成像时容易导致视场丢失，在高倍显微成像时这个问题尤为严重。

同时，这两种成像技术的入射光通常来自光参量放大器产生的窄带激光，因此，在对同一个样品进行不同荧光分子标记成像或者不同级次的谐波成像时，需要调整入射波长以适应要求，然而波长的改变通常会导致光束指向的变化，所以每次调整波长都需要重新优化光路，耗费许多额外的时间，并且在活体样品成像中很难保证更换波长前后测量到的是同一个样品区域或过程。

尽管两种技术有着相似的光路设计，但由于测量信息上的差异，难以在一个光路系统中同时对多种标记分子实现多光子显微成像和谐波显微成像的同时测量。

技术内容

本技术的目的是提供一种多色多光子及谐波多模态显微成像系统，以解决常用的多光子成像技术以及谐波成像技术无法同时进行多种荧光分子标记或多级谐波测量；且无法常用的多光子成像技术以及谐波成像技术在一个光路系统中实现多光子显微成像和谐波显微成像的同时测量的问题。