專利名稱：激光共焦掃描顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯微鏡，特別是一種激光共焦掃描顯微鏡。
現(xiàn)有的激光共焦掃描顯微鏡均有三個(gè)基本光路，即由激光器經(jīng)反射面到被探測(cè)物體的激光激發(fā)光路、由反射面到探測(cè)器的信號(hào)探測(cè)光路和顯微光學(xué)系統(tǒng)光路。前兩者構(gòu)成激光共焦掃描顯微鏡的核心部分——掃描頭。由于顯微光學(xué)系統(tǒng)一般者是選購(gòu)各廠家的制式商品，所以一切激光共焦掃描顯微鏡的改進(jìn)和創(chuàng)新都集中在掃描頭上。
中國(guó)專利CN1229927A公開了一種激光共焦掃描顯微鏡，其激發(fā)小孔、激光激發(fā)光學(xué)系統(tǒng)物鏡在激光激發(fā)光路內(nèi)，探測(cè)小孔，信號(hào)探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的物鏡在信號(hào)探測(cè)光路內(nèi)。兩個(gè)系統(tǒng)元器件各自在使用中的任何松動(dòng)和誤差都會(huì)引起激發(fā)小孔和探測(cè)小孔共焦效應(yīng)的消失，從而儀器不能穩(wěn)定工作。尤其是當(dāng)需用不同的激光波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩光路的合會(huì)元件經(jīng)常要幾組替換使用，在頻繁的替換操作中，單反射鏡位置必定存在誤差，從而其出射光線光軸會(huì)引起兩倍的角誤差。這是現(xiàn)有技術(shù)普遍存在的問題。
本發(fā)明的目的是提供一種能消除激光激發(fā)光路和信號(hào)探測(cè)光路失調(diào)因素，保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的共焦掃描顯微鏡。
本發(fā)明包括激光激發(fā)光路、信號(hào)探測(cè)光路、微位移器、顯微光學(xué)單元、信號(hào)處理與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、計(jì)算機(jī)，微位器設(shè)置在顯微光學(xué)單元的工作臺(tái)上，其動(dòng)作由計(jì)算機(jī)控制，激光激發(fā)光路激發(fā)的反射光或熒光經(jīng)信號(hào)探測(cè)光路及信號(hào)處理與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)存貯，其特征在于激光激發(fā)光路和信號(hào)探測(cè)光路的部分光軸重合，兩者除有一個(gè)對(duì)共用的受計(jì)算機(jī)控制的X-Y掃描器外，還有一個(gè)共用的準(zhǔn)直透鏡及一個(gè)由兩個(gè)反射鏡按固定角度構(gòu)成的角鏡組合。
本發(fā)明消除了可能引起激光激發(fā)光路和信號(hào)探測(cè)光路失調(diào)的因素，可長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。同時(shí)，由于前述兩光路部分光軸重合，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了成本，相應(yīng)的也使得本發(fā)明的制造工藝及裝配均較現(xiàn)有技術(shù)簡(jiǎn)單。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為具有多通道探測(cè)功能的本發(fā)明信號(hào)探測(cè)光路示意圖。
如圖1所示，本發(fā)明由激光激發(fā)光路、信號(hào)探測(cè)光路、微位移器、顯微光學(xué)單元、信號(hào)處理與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元及計(jì)算機(jī)構(gòu)成。微位器設(shè)置在顯微光學(xué)單元的工作臺(tái)上，其動(dòng)作由計(jì)算機(jī)控制，激光激發(fā)光路激發(fā)的反射光或熒光經(jīng)信號(hào)探測(cè)光路及信號(hào)處理與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)存貯。
激光激發(fā)光路由激光器1及依次設(shè)置在同一光軸上的聚焦透鏡2、小孔光欄3、中性濾光片組合4、激發(fā)濾光片7、角鏡組合、透鏡9及X-Y掃描器構(gòu)成。信號(hào)探測(cè)光路由在同一光軸上依次設(shè)置的X-Y掃描器、準(zhǔn)直透鏡9、角鏡組合、輻射濾光片8、小孔光欄17及探測(cè)器18構(gòu)成。由于上述兩光路共用X-Y掃描器及準(zhǔn)直透鏡9和角鏡組合，因此兩光路的部分光軸重合。同時(shí)，由于構(gòu)成角鏡組合的兩反射鏡6、7按固定角度設(shè)置，因此，從角鏡組合到樣品物點(diǎn)O之間的全部元器件，其任何誤差對(duì)兩光路的作用是等同的，不會(huì)引起兩系統(tǒng)不一致所帶來的失調(diào)。這樣就消除了可能引起兩光路失調(diào)的因素。
兩光路共用的準(zhǔn)直透鏡(9)可以是單個(gè)或單組透鏡，也可以是多個(gè)或多組。
如圖2所示，也為了適合醫(yī)學(xué)的寬波帶熒光圖象同時(shí)探測(cè)的用途，信號(hào)探測(cè)光路可在角鏡組合與小孔光欄17之間再加一個(gè)或一個(gè)以上的角鏡組合以及與之相配的探測(cè)器(18)，每個(gè)增加的角鏡組合的透射輸出端和反射輸出端均配有相應(yīng)的輻射濾光片，其反射輸出端同樣配有一個(gè)探測(cè)器，這樣就可以構(gòu)成第二通道或多通道探險(xiǎn)測(cè)。
此外。為了適應(yīng)生物醫(yī)學(xué)和多種用途，可在激光源1的位置安置多個(gè)不同波長(zhǎng)的激光器與激光激發(fā)光路耦合，提供不同波長(zhǎng)的激光。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的工作原理進(jìn)行說明。
功率為幾十毫瓦的氬離子激光器1發(fā)出激光，經(jīng)聚焦透鏡2會(huì)聚到孔徑約幾十微米的小孔光欄3，然后穿過中性濾光片或?yàn)V光片組合4，使激光強(qiáng)度調(diào)節(jié)到合適。經(jīng)過調(diào)節(jié)的激光經(jīng)過激發(fā)濾光片7，挑選出指定波長(zhǎng)的激光(例如488nm或514.5nm激光)后，再經(jīng)過兩反射鏡5、6構(gòu)成角鏡組合(兩反射鏡的夾角可為30°、45°、60°等方便操作的固定角度，本實(shí)施例為45°)，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡9，準(zhǔn)直為平行光，經(jīng)X-Y掃描器兩反射面10、11進(jìn)入顯微光學(xué)系統(tǒng)12。經(jīng)過顯微光學(xué)系統(tǒng)12的物鏡，激光會(huì)聚到樣品的物點(diǎn)O，該顯微物鏡可為40倍，數(shù)值孔徑0.65或100倍數(shù)值孔徑1.25(油浸)等。
從O點(diǎn)被反射的激光，或O點(diǎn)被激發(fā)的熒光作為信號(hào)光，沿原光路返回經(jīng)透鏡9，穿過角鏡組合中的反射鏡6和輻射濾光片8，會(huì)聚到小孔光欄17處，從而被探測(cè)器18——光電倍增管探測(cè)，經(jīng)信號(hào)處理與數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，送入計(jì)算機(jī)16存貯。
在計(jì)算機(jī)16控制下，X-Y掃描器作掃描振動(dòng)，激光聚焦點(diǎn)在該探測(cè)面內(nèi)快速掃描振動(dòng)，則計(jì)算機(jī)順次存貯該探測(cè)面上所有不同點(diǎn)的光信號(hào)。同時(shí)，在計(jì)算機(jī)16控制下，工作臺(tái)14上的微位移器15帶動(dòng)樣品作縱深微小位移，計(jì)算機(jī)則順次存貯樣品上不同深度探測(cè)面上光信號(hào)，從而計(jì)算機(jī)16就能恢復(fù)出樣品的三維圖象。
權(quán)利要求
1.一種激光共焦掃描顯微鏡，包括激光激發(fā)光路、信號(hào)探測(cè)光路、微位移器、顯微光學(xué)單元、信號(hào)處理與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、計(jì)算機(jī)，微位器設(shè)置在顯微光學(xué)單元的工作臺(tái)上，其動(dòng)作由計(jì)算機(jī)控制，激光激發(fā)光路激發(fā)的反射光或熒光經(jīng)信號(hào)探測(cè)光路及信號(hào)處理與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)存貯，其特征在于激光激發(fā)光路和信號(hào)探測(cè)光路的部分光軸重合，兩者除有一對(duì)共用的受計(jì)算機(jī)控制的X-Y掃描器外，還有一個(gè)共用的準(zhǔn)直透鏡及一個(gè)由兩個(gè)反射鏡按固定角度構(gòu)成的角鏡組合。
2.如權(quán)利要求1所述的激光共焦掃描顯微鏡，其特征在于激光激發(fā)光路由激光器(1)及依次設(shè)置在同一光軸上的聚焦透鏡(2)、小孔光欄(3)、中性濾光片組合(4)、激發(fā)濾光片(7)、角鏡組合、準(zhǔn)直透鏡(9)及X-Y掃描器構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的激光共焦掃描顯微鏡，其特征在于信號(hào)探測(cè)光路由在同一光軸上依次設(shè)置的X-Y掃描器(10、11)、準(zhǔn)直透鏡(9)、角鏡組合、輻射濾光片(8)、小孔光欄(17)及探測(cè)器(18)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的激光共焦掃描顯微鏡，其特征在于信號(hào)探測(cè)光路在角鏡組合之后，可再增加一個(gè)或一個(gè)以上的角鏡組合，每個(gè)增加的角鏡組合的透射輸出端和反射輸出端均配有相應(yīng)的輻射濾光片，其反射輸出端同樣配有一個(gè)探測(cè)器(18)。
5.如權(quán)利要求2或3所述的激光共焦掃描顯微鏡，其特征在于準(zhǔn)直透鏡(9)可以是單個(gè)透鏡，也可以是多個(gè)。
6.如權(quán)利要求1或2或4所述的激光共焦掃描顯微鏡，其特征在于構(gòu)成角鏡組合的兩個(gè)反射鏡之間的夾角可以為30°、45°或60°等方便操作的固定角度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光共焦掃描顯微鏡,包括激光激發(fā)光路、信號(hào)探測(cè)光路、微位移器、顯微光學(xué)單元、信號(hào)處理與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元及計(jì)算機(jī)。激光激發(fā)光路和信號(hào)探測(cè)光路部分光軸重合,兩光路共用X－Y掃描器、準(zhǔn)直透鏡及一個(gè)由兩個(gè)反射鏡按固定角度構(gòu)成的角鏡組合。本實(shí)用新型消除了可能引起激光激發(fā)光路和信號(hào)探測(cè)光路失調(diào)的因素,可長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。
文檔編號(hào)G02B21/00GK1312480SQ0110813
公開日2001年9月12日 申請(qǐng)日期2001年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月16日
發(fā)明者陶純堪, 高萬(wàn)榮, 卞松玲, 楊曉春, 黃琳, 胡茂海 申請(qǐng)人:北京清大德人顯微數(shù)字技術(shù)有限公司