一種測量單個納米粒子光譜的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測量單個納米粒子光譜的方法。以光學(xué)顯微鏡為成像平臺，以成像檢測器為記錄儀，以納米粒子為檢測對象，以光柵為識別手段，以濾光片為光譜校準、轉(zhuǎn)換方式，高通量地測量單個納米粒子的光譜。具體是：將納米粒子置于載玻片上，將載玻片置于物鏡前；在檢測器前放置光柵進行光譜成像，記錄單個納米粒子的零級和一級光譜；在檢測器前放置濾光片，以濾光片“切割”納米粒子的一級光譜，則“切割”后的納米粒子一級光譜的截止處波長與濾光片的截止波長相同，據(jù)此將納米粒子的一級光譜表示方式從非波長單位轉(zhuǎn)換成波長單位。降低了儀器復(fù)雜程度；僅憑一級條紋即能獲得單個納米粒子的光譜，提高了光譜采集通量，減少了操作時間。
【專利說明】一種測量單個納米粒子光譜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種測量單個納米粒子光譜的成像方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]現(xiàn)有的基于光柵的單個納米粒子光譜成像方法的基本原理是利用光柵將納米粒子影像色散成零級光斑和一級條紋。通過測量零級光斑和一級條紋之間的距離獲得光譜。因而需要將零級光斑與一級條紋在同一幀圖像中采集，且零級光斑與一級條紋能夠匹配。這無疑限制了光譜采集的通量。此外測量的零級與一級之間的距離并不是波長單位，還需要對一個已知波長的光源(如激光)或發(fā)光體(如量子點)成像，這樣才能將非波長單位轉(zhuǎn)換為波長單位，這增加了儀器和操作復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高通量測量單個納米粒子光譜的的顯微成像方法，提高光譜采集通量，降低儀器復(fù)雜度，縮短采集時間。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種測量單個納米粒子光譜的方法，以光學(xué)顯微鏡為成像平臺，以成像檢測器為記錄儀，以納米粒子為檢測對象，以光柵為識別手段，其特征在于:用濾光片進行光譜校準、轉(zhuǎn)換，高通量地測量單個納米粒子的光譜；具體步驟如下:
[0005](I)將納米粒子置于載玻片上，將載玻片置于物鏡前；
[0006](2)在檢測器前放置光柵進行光譜成像，記錄單個納米粒子的零級和一級光譜；
[0007](3)在檢測器前放置濾光片，以濾光片“切割”納米粒子的一級光譜，記錄“切割”后的納米粒子一級光譜；
[0008](4)波長校準與轉(zhuǎn)換:經(jīng)濾光片“切割”的一級光譜其截止處波長與濾光片的截止處波長相同，據(jù)此將納米粒子的一級光譜表示方式從非波長單位轉(zhuǎn)換成波長單位。
[0009]所述光學(xué)顯微鏡成像平臺是常規(guī)暗場顯微鏡、突光顯微鏡、激光散射顯微鏡、LSPR顯微鏡、微型化顯微鏡；
[0010]所述光柵是透射光柵、反射光柵；；
[0011]所述納米粒子可以是金屬納米粒子、金屬參雜納米粒子、半導(dǎo)體納米粒子、高分子納米粒子、量子點、銀簇、金簇、碳點、生物大分子；
[0012]所述納米粒子尺度在5 - 1000納米之間；
[0013]所述濾光片是帶通濾光片、長通濾光片、短通濾光片、陷波片；
[0014]所述光譜范圍是300 - 800納米。
[0015]上述技術(shù)方案不需引入已知波長的光源或發(fā)光體作為波長校準和轉(zhuǎn)換方法，降低了儀器復(fù)雜程度；克服了零級和一級必須在視場范圍內(nèi)同時出現(xiàn)且匹配的缺陷，僅憑一級條紋即能獲得單個納米粒子的光譜，提高了光譜采集通量，減少了操作時間。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:該方法突破了現(xiàn)有單個納米粒子光譜成像法在分析通量上的限制，降低了儀器復(fù)雜度和操作難度，無需零級光斑和一級條紋在同一幀圖像中，無需引 入已知波長的光源或發(fā)光體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的單納米粒子光譜成像光路示意圖。
[0018]圖中:1，光源；2，暗場光闌；3，透鏡；4，樣品臺；5，暗場物鏡；6，反射鏡；7，光柵；
8,成像記錄儀。
[0019]圖2是本發(fā)明測量單個納米粒子光譜的原理。
[0020]圖中:A為單個納米粒子光譜在不同帶通濾光片下的光譜成像；B為將A中的圖像轉(zhuǎn)化為光譜；C通過濾光片截止波長確定光譜波長。
[0021]圖3是本發(fā)明測量的100個納米粒子LSPR光譜及其高斯擬合。
[0022]圖4是本發(fā)明測量的100個納米粒子LSPR的平均光譜與宏觀納米粒子LSPR光譜的比較。
【具體實施方式】:
[0023]實施例1:
[0024]取直徑70nm金顆粒溶液20微升(顆粒密度3 X IO7/每毫升)固定在玻璃載玻片的不同區(qū)域上。隨后用超純水沖洗。蓋上蓋玻片，放置在圖1所示光譜成像儀下觀察。圖2A為代表性的金顆粒LSPR光譜成像結(jié)果。以濾光片的截止波長為校準波長，獲得單顆粒LSPR光譜，見圖2B，C。隨機取100個金納米粒子，其LSPR波長峰值作直方圖，見圖3 ;將之進行高斯擬合得到平均LSPR光譜，其波長為549.4±0.4nm,與宏觀LSPR光譜(波長551.8±0.2nm，見圖4) 一致。
[0025]實施例2:
[0026]操作步驟同實施例1,僅用90nm金納米粒子替代70nm金納米粒子。測得LSPR波長為 588.4±0.3nm。
[0027]實施例3:
[0028]操作步驟同實施例1,僅用50nm金納米粒子替代70nm金納米粒子。測得LSPR波長為 534.2±0.2nm。
【權(quán)利要求】
1.一種測量單個納米粒子光譜的方法，以光學(xué)顯微鏡為成像平臺，以成像檢測器為記錄儀，以納米粒子為檢測對象，以光柵為識別手段，其特征在于:用濾光片進行光譜校準、轉(zhuǎn)換，高通量地測量單個納米粒子的光譜；具體步驟如下: (1)將納米粒子置于載玻片上，將載玻片置于物鏡前； (2)在檢測器前放置光柵進行光譜成像，記錄單個納米粒子的零級和一級光譜； (3)在檢測器前放置濾光片，以濾光片“切割”納米粒子的一級光譜，記錄“切割”后的納米粒子一級光譜； (4)波長校準與轉(zhuǎn)換:經(jīng)濾光片“切割”的一級光譜其截止處波長與濾光片的截止處波長相同，據(jù)此將納米粒子的一級光譜表示方式從非波長單位轉(zhuǎn)換成波長單位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量單個納米粒子光譜的方法，其特征在于，所述光譜為熒光光譜、散射光譜或局域表面等離子體共振光譜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量單個納米粒子光譜的方法，其特征在于，所述光學(xué)顯微鏡成像平臺是常規(guī)暗場顯微鏡、熒光顯微鏡、激光散射顯微鏡、LSPR顯微鏡或微型化顯微鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量單個納米粒子光譜的方法，其特征在于，所述光柵是透射光柵或反射光柵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量單個納米粒子光譜的方法，其特征在于，所述納米粒子是金屬納米粒子、金屬參雜納米粒子、半導(dǎo)體納米粒子、高分子納米粒子、量子點、銀簇、金簇、碳點或生物大分子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量單個納米粒子光譜的方法，其特征在于，所述納米粒子尺度在5 - 1000納米之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量單個納米粒子光譜的方法，其特征在于，所述濾光片為帶通濾光片、長通濾光片、短通濾光片或陷波片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種測量單個納米粒子光譜的方法，其特征在于，所述光譜的范圍為300 - 800納米。
【文檔編號】G01N21/25GK103698279SQ201310585468
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】蓋宏偉, 李艷, 劉曉君, 張清泉, 趙文峰 申請人:江蘇師范大學(xué)