一種小型掃描共聚焦光譜顯微鏡的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，由泵浦模塊，掃描成像模塊，共聚焦模塊，探測模塊等4部分組成；所述的泵浦模塊包括安裝在第一反射鏡安裝座上的第一反射鏡和安裝在二向色鏡安裝座上的二向色鏡；所述的掃描成像模塊包括二維掃描振鏡、掃描透鏡或者平場物鏡、計算機、數(shù)據(jù)采集卡和信號控制線，二維掃描振鏡固定在基板上，掃描透鏡或者平場物鏡嵌在基板上，與二維掃描振鏡Y軸同軸；所述的共聚焦模塊包括安裝在第二反射鏡安裝座上的第二反射鏡、安裝在平凸透鏡安裝座上的平凸透鏡，安裝在光纖安裝座上的光纖；探測模塊由光電探測器，以及計算機、數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊、光程較短、靈敏度高、功能多樣、可擴展性強。
【專利說明】
一種小型掃描共聚焦光譜顯微鏡
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種小型掃描共聚焦光譜顯微鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]共焦顯微鏡在反射光的光路上加上了一塊半反半透鏡，將已經(jīng)通過透鏡的反射光折向其它方向，在其焦點上有一個帶有針孔的擋板，小孔就位于焦點處，擋板后面是一個光電倍增管?？梢韵胂?，探測光焦點前后的反射光通過這一套共焦系統(tǒng)，必不能聚焦到小孔上，會被擋板擋住。于是光度計測量的就是焦點處的反射光強度。
[0003]相比于傳統(tǒng)掃描顯微鏡而言，激光共聚焦掃描顯微鏡通過在探測前面增加一個小孔，阻止樣品焦點外的反射光被探測器收集，從而提高了成像的分辨率。因此，廣泛應(yīng)用在生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、腫瘤學(xué)、耳鼻喉學(xué)等方面。然而，一般的共聚焦掃描顯微鏡的光程比較長，難以實現(xiàn)對微弱信號的直接測量，往往需要對樣品進行熒光標(biāo)記等處理，這可能對樣品造成一定的損害。為了克服這個缺點，我們提出了一種小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，這種裝置的光路緊湊，激光通過的光程較小，搜集光的效率比較高，在一定程度上提高了系統(tǒng)的靈敏度。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]1、本實用新型的目的。
[0005]本實用新型的目的是提供一種小型的，多功能的共聚焦光譜顯微鏡。該顯微鏡既能實現(xiàn)對樣品的單點成像，也能夠?qū)崿F(xiàn)對樣品的掃描成像，既能進行熒光光譜成像，又能進行拉曼光譜成像。由于該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，光程較短，集光效率較高，因此在靈敏度方面有比較好的表現(xiàn)。
[0006]2、本實用新型所采用的技術(shù)方案。
[0007]—種小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，由栗浦模塊，掃描成像模塊，共聚焦模塊，探測模塊等4部分組成;所述的栗浦模塊包括安裝在第一反射鏡安裝座上的第一反射鏡和安裝在二向色鏡安裝座上的二向色鏡;所述的掃描成像模塊包括二維掃描振鏡、掃描透鏡或者平場物鏡、計算機、數(shù)據(jù)采集卡和信號控制線，二維掃描振鏡固定在基板上，掃描透鏡或者平場物鏡嵌在基板上，與二維掃描振鏡的Y軸同軸;所述的共聚焦模塊包括安裝在第二反射鏡安裝座上的第二反射鏡、安裝在平凸透鏡安裝座上的平凸透鏡，安裝在光纖安裝座上的光纖;探測模塊由光電探測器，以及計算機、數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成，接收來自光纖的光;經(jīng)過準直的栗浦光從第一反射鏡安裝座的一個直角邊入射后，在第一反射鏡安裝座內(nèi)反射，從另一直角邊射出后，再入射至二向色鏡，在二向色鏡內(nèi)反射后射出，進入二維掃描振鏡，再通過掃描透鏡或者平場物鏡，最后聚焦到樣品上，產(chǎn)生激發(fā)光；后向散射的激發(fā)光，依次經(jīng)過掃描物鏡或者平場物鏡、二維掃描振鏡，二向色鏡，第二反射鏡，平凸透鏡，最后通過共聚焦小孔的光纖，然后由光電探測器接收，連接到計算機上對所得的信號進行處理。
[0008]更進一步的具體實施例中，第一反射鏡安裝座和二向色鏡通過底部的螺紋孔固定在基板上。
[0009]更進一步的具體實施例中，二維掃描振鏡通過底部的螺紋固定在基板上，基板上對應(yīng)位置處刻有與掃描物鏡或者平場物鏡相匹配的螺紋，掃描物鏡或者平場物鏡通過旋入螺紋的方式固定在基板上。
[0010]更進一步的具體實施例中，平凸透鏡安裝座通過4個金屬棒固定與第二反射鏡安裝座、光纖安裝座保持同軸。
[0011]更進一步的具體實施例中，所述的光纖通過光纖轉(zhuǎn)接板安裝在光纖安裝座上，光纖轉(zhuǎn)接板上有外螺紋、光纖安裝座上有內(nèi)螺紋，兩者通過螺紋進行咬合。
[0012]更進一步的具體實施例中，所述的光纖的芯徑在100um-600um之間。
[0013]更進一步的具體實施例中，所述的光電探測器是光電二極管、光電倍增管或者光譜儀。
[0014]更進一步的具體實施例中，所述的平凸透鏡替換為非球面消色差透鏡。
[0015]更進一步的具體實施例中，第一反射鏡安裝座、第二反射鏡安裝座上分別安裝兩個旋鈕調(diào)節(jié)反射鏡角度，從而調(diào)節(jié)經(jīng)過反射后光斑的位置。
[0016]更進一步的具體實施例中，二向色鏡安裝座通過螺釘和基板相連。
[0017]更進一步的具體實施例中，所述的平凸透鏡安裝座安裝轉(zhuǎn)輪，從而調(diào)整平凸透鏡使光斑恰好聚焦耦合到光纖里面。
[0018]3、本實用新型的有益效果。
[0019](I)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，光程較短，集光效率高，靈敏度高，適用于探測微弱信號。
[0020](2)功能多樣，既可以對樣品進行單點成像，又可以對樣品進行掃描成像，既可以進行熒光光譜成像，又可以進行拉曼光譜成像。
[0021](3)可擴展性強，只需要再增加一個半透半反鏡就可以實現(xiàn)電子成像和明視場成像的功能。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0023]圖2為反射鏡的安裝座的三維圖。
[0024]圖3為二向色鏡的安裝座的三維圖。
[0025]圖4為二維掃描振鏡裝置示意圖。
[0026]圖5為平凸透鏡安裝座的三維圖。
[0027]圖6為光纖的安裝座示意圖。
[0028]圖7為光纖轉(zhuǎn)接板的不意圖。
[0029]1-為第一反射鏡的安裝座，2-二向色鏡的安裝座，3-為二維掃描振鏡，4-為基板，5-為掃描透鏡或者平場物鏡，6-為樣品臺，7-為第二反射鏡的安裝座，8-為平凸透鏡安裝座，9-為光纖的安裝座。
[OO3O ] 示意圖中所用的器件，均來源于Thor I ab公司網(wǎng)站。
[0031]圖1中，①和⑦的型號為KCB1_M，②的型號為DFM_M，③的型號為GVS212，⑤的型號為LSM03，⑧的型號為SMl Z，⑨的型號為CP02_M。圖7中，光纖轉(zhuǎn)接板的型號為SMl SMA。
【具體實施方式】
[0032]為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實用新型的技術(shù)實質(zhì)和有益效果，
【申請人】將在下面以實施例的方式作詳細說明，但是對實施例的描述均不是對本實用新型方案的限制，任何依據(jù)本實用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實質(zhì)性的等效變換都應(yīng)視為本實用新型的技術(shù)方案范疇。
[0033]實施例
[0034]該系統(tǒng)由2個反射鏡，I個二向色鏡，I個二維掃描振鏡，I個平凸透鏡，I段芯徑在100um-600um之間的光纖，I個光電探測器和一些其他必須的光學(xué)轉(zhuǎn)接件組成。系統(tǒng)的光路圖如圖1所示。①和⑦為反射鏡的安裝座，②為二向色鏡的安裝座，③為二維掃描振鏡，④為基板，⑤為掃描透鏡或者平場物鏡，⑥為樣品臺，⑧為平凸透鏡安裝座，⑨為光纖的安裝座。整個系統(tǒng)由栗浦模塊，掃描成像模塊，共聚焦模塊，探測模塊等4部分組成。栗浦模塊由入射的準直光、①和②組成，①和②通過底部的螺紋孔固定在基板④上。掃描成像模塊由③、⑤、計算機、數(shù)據(jù)采集卡和信號控制線構(gòu)成，③通過底部的螺紋固定在基板上，基板上對應(yīng)位置處刻有與⑤相匹配的螺紋，⑤通過旋入螺紋的方式固定在基板④上。數(shù)據(jù)采集卡控制③的掃描過程。⑦、⑧、⑨構(gòu)成共聚焦模塊，⑦和⑨通過底部的螺紋固定在基板④上，⑧通過4個金屬棒和⑦、⑨實現(xiàn)共軸。光纖通過如圖7所示的轉(zhuǎn)接板固定在⑨上。轉(zhuǎn)接板上有SMl的外螺紋，⑨上有SMl的內(nèi)螺紋，兩者通過螺紋進行咬合。光纖的芯徑比較小，只有幾百微米，因此可以當(dāng)做一個小孔，阻止焦點外的反射光或者散射光被探測器收集，從而提高系統(tǒng)的分辨率。探測模塊由光電探測器，以及計算機、數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成。光電探測器可以是光電二極管(PD)，光電倍增管(PMT)或者光譜儀。為了實現(xiàn)更好的成像效果，也可以利用非球面消色差透鏡來代替平凸透鏡。反射鏡固定在如圖2所示的三角形安裝座上。安裝座上的兩個旋鈕可以用來調(diào)節(jié)經(jīng)過反射后光斑的位置。二向色鏡的安裝座如圖3所示，二向色鏡固定在I上面，2通過螺釘和基板相連，這樣可以方便二向色鏡的更換，增強了系統(tǒng)的易用性。二維掃描振鏡的示意圖如圖3所示，用來對樣品進行掃描。鏡片I用來對樣品進行X軸掃描，鏡片2用來對樣品進行y軸掃描，一般來說，X軸掃描的頻率要比y軸掃描的頻率要高。平凸透鏡的安裝座如圖5所示。平凸透鏡固定在圖5箭頭I所示的位置處，在實際操作中可以通過旋轉(zhuǎn)圖5箭頭2所示的轉(zhuǎn)輪來使光斑恰好聚焦耦合到光纖里面。
[0035]系統(tǒng)的工作過程如下:
[0036]經(jīng)過準直的栗浦光，入射到系統(tǒng)中，首先經(jīng)過反射鏡，然后經(jīng)過二向色鏡或者半透半反鏡反射，進入二維掃描振鏡，之后通過掃描透鏡或者平場物鏡，聚焦到樣品上，產(chǎn)生激發(fā)光。后向散射的激發(fā)光，依次經(jīng)過掃描物鏡或者平場物鏡、二維掃描振鏡，二向色鏡，反射鏡，平凸透鏡，作為共聚焦小孔的光纖，然后由光電探測器接收，連接到計算機上對所得的信號進行處理。點成像:此時振鏡不進行掃描，振鏡的作用相當(dāng)于兩個反射鏡。經(jīng)過準直的栗浦光，從反射鏡安裝座①左邊的一個口入射，先經(jīng)過位于①中的45度放置的反射鏡反射，再經(jīng)過位于②中的45度放置的二向色鏡反射，然后進入③，經(jīng)過二維掃描振鏡后，進入掃描透鏡或者平場物鏡⑤，聚焦到樣品上，激發(fā)熒光或者拉曼光。后向散射的激發(fā)光先經(jīng)過掃描透鏡或者平場物鏡⑤，再經(jīng)過二維掃描振鏡③，然后從位于②中的45度放置的二向色鏡透過，經(jīng)過①中45度放置的反射鏡反射，被位于⑧中的平凸透鏡進行聚焦，導(dǎo)入安裝在⑨中的作為共聚焦小孔的光纖中，然后由光纖導(dǎo)入光譜儀，光譜儀連接到計算機上，進行光譜成像。
[0037]掃描成像:掃描成像的光路與點成像相同，所不同的是，此時用計算機控制二維掃描振鏡③進行逐行掃描，對樣品進行二維成像。
[0038]拉曼成像和熒光成像:拉曼成像和熒光成像的區(qū)別是兩者所用的二向色鏡不同，即安裝在②中的二向色鏡不同。還有，接收端用的光譜儀不同。其光路與點成像的光路類似。
[0039]反射成像:進行反射成像時，②中安裝的是半透半反鏡，其光路和點成像的光路類似。
【主權(quán)項】
1.一種小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，其特征在于:由栗浦模塊，掃描成像模塊，共聚焦模塊，探測模塊4部分組成;所述的栗浦模塊包括安裝在第一反射鏡安裝座(I)上的第一反射鏡和安裝在二向色鏡安裝座(2)上的二向色鏡;所述的掃描成像模塊包括二維掃描振鏡(3)、掃描透鏡或者平場物鏡(5)、計算機、數(shù)據(jù)采集卡和信號控制線，二維掃描振鏡(3)固定在基板(4)上，掃描透鏡或者平場物鏡(5)嵌在基板(4)上，與二維掃描振鏡(3)同軸;所述的共聚焦模塊包括安裝在第二反射鏡安裝座(7)上的第二反射鏡、安裝在平凸透鏡安裝座(8)上的平凸透鏡，安裝在光纖安裝座(9)上的光纖;探測模塊由光電探測器，以及計算機、數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成，接收來自光纖的光;經(jīng)過準直的栗浦光從第一反射鏡安裝座(I)的一個直角邊入射后，在第一反射鏡安裝座(I)內(nèi)反射，從另一直角邊射出后，再入射至二向色鏡(2)，在二向色鏡(2)內(nèi)反射后射出，進入二維掃描振鏡(3)，再通過掃描透鏡或者平場物鏡(5)，最后聚焦到樣品上，產(chǎn)生激發(fā)光;后向散射的激發(fā)光，依次經(jīng)過掃描物鏡或者平場物鏡(5)、二維掃描振鏡(3)，二向色鏡(2)，第二反射鏡，平凸透鏡，最后通過共聚焦小孔的光纖，然后由光電探測器接收，連接到計算機上對所得的信號進行處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，其特征在于:第一反射鏡安裝座(I)和二向色鏡(2)通過底部的螺紋孔固定在基板(4)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，其特征在于:二維掃描振鏡(3)通過底部的螺紋固定在基板(4)上，基板上(4)對應(yīng)位置處刻有與掃描物鏡或者平場物鏡(5)相匹配的螺紋，掃描物鏡或者平場物鏡(5)通過旋入螺紋的方式固定在基板(4)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，其特征在于:平凸透鏡安裝座(8)通過4個金屬棒固定與第二反射鏡安裝座(7)、光纖安裝座(9)保持同軸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，其特征在于:所述的光纖通過光纖轉(zhuǎn)接板安裝在光纖安裝座(9)上，光纖轉(zhuǎn)接板上有外螺紋、光纖安裝座(9)上有內(nèi)螺紋，兩者通過螺紋進行咬合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，其特征在于:所述的光纖的芯徑在 100um_600um 之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，其特征在于:所述的光電探測器是光電二極管、光電倍增管或者光譜儀。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，其特征在于:所述的平凸透鏡替換為非球面消色差透鏡。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，其特征在于:第一反射鏡安裝座(1)、第二反射鏡安裝座(7)上分別安裝兩個旋鈕調(diào)節(jié)反射鏡角度，從而調(diào)節(jié)經(jīng)過反射后光斑的位置。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型掃描共聚焦光譜顯微鏡，其特征在于:二向色鏡安裝座(2)通過螺釘和基板(4)相連。
【文檔編號】G02B21/00GK205539686SQ201520923385
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年11月19日
【發(fā)明人】李靜偉, 蔡夫鴻, 何賽靈
【申請人】江蘇鼎云信息科技有限公司