本發(fā)明涉及光學顯微成像技術領域，具體涉及一種冷凍顯微鏡用超低溫樣品臺。

技術背景

冷凍樣品制備方法能保持樣品最原始的狀態(tài)，但需要在低溫環(huán)境下觀察，另外在超低溫狀態(tài)下熒光分子具有更高的穩(wěn)定性，能夠收集到更多的熒光分子，因此低溫光學顯微成像技術成為細胞成像里越來越重要的的實驗手段，而且冷凍電鏡技術的發(fā)展使得越來越多的生物大分子結構被陸續(xù)解析出來，冷凍電鏡和光學顯微鏡的融合成像能提供更多的生物學信息，但缺乏成熟可靠的光學成像低溫冷臺。在低溫顯微鏡技術中，很重要的器件就是低溫冷臺，它負責保持樣品處于超低溫狀態(tài)，防止在成像過程中發(fā)生溫度升高造成的重結晶以及融化，影響樣品的形態(tài)。

目前已有的低溫冷臺通常為真空冷臺，即樣品處于真空環(huán)境中。這樣做的目的是利用真空隔絕樣品與周圍腔室之間的熱傳導。但是使用真空腔室同時存在一些缺點，如需要加入窗口，只能使用工作距離較長的且具備玻片矯正的物鏡。同時由于真空下樣品散熱很慢，當成像時照明功率較高的時候不利于將照明光產生的熱量散發(fā)出去，造成樣品局部升溫并被破壞。而在進行冷凍條件下的熒光顯微成像過程中，往往需要較大的功率密度，才能將樣品的熒光漂白。因此樣品的散熱效率較低會影響冷凍條件下熒光顯微成像的應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種冷凍顯微鏡用超低溫樣品臺，為冷凍顯微鏡觀察的樣品提供了超低溫氮氣環(huán)境，能夠提高樣品的散熱效率，達到在成像過程中使用更高照明功率的目的。

本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的。

冷凍顯微鏡用超低溫樣品臺，包括外殼，外殼內壁設置有保溫層，所述的外殼內設置有液氮儲存室和樣品腔室，所述的液氮儲存室連接有液氮管，所述的液氮管安裝在外殼上，用于導入液氮；所述的樣品腔室內設置有水平的蒸發(fā)板，所述的蒸發(fā)板與液氮儲存室之間連通；所述的外殼上設有物鏡通孔，所述的物鏡通孔用于物鏡進入到樣品腔室內；物鏡從樣品腔室的正上方或者側方進入；還包括有樣品夾，所述的樣品夾和物鏡的鏡頭都位于蒸發(fā)板的上方。

所述的樣品夾的中心線和物鏡的光軸垂直。

所述的樣品腔室和外殼之間填充隔熱材料。

所述的蒸發(fā)板上開設有多個孔，上表面覆蓋有隔熱材料。

所述的物鏡上安裝有物鏡恒溫器。

所述的樣品腔室內設置有溫度探頭和液面?zhèn)鞲刑筋^，用于反饋控制樣品腔室內環(huán)境溫度和液氮存量。

本發(fā)明提供的冷凍顯微鏡用超低溫樣品臺與已有技術具有以下顯著優(yōu)點：

1、開放式設計提供液氮溫度下的超低溫環(huán)境，便于其他系統(tǒng)的集成；

2、解決了因液氮汽化震動造成的樣品焦面漂移；

3、可抑制環(huán)境改變、光源功率高等因素帶來的樣品局部溫度不穩(wěn)定，顯著提高成像效果；

4、超低溫不會對物鏡造成損壞，并適用于任何尺寸的顯微鏡物鏡。

本發(fā)明提供的冷凍顯微鏡用超低溫樣品臺，可用于低溫光學成像或者冷凍樣品的光電融合成像，該技術與現(xiàn)有的低溫樣品臺相比，不需要加入光學窗口進行密閉，保護和適合任何尺寸的顯微鏡物鏡，便于樣品的溫度散熱，樣品裝載也更簡單便捷，除了保證樣品的溫度特性以外還能保證系統(tǒng)成像的穩(wěn)定性。為冷凍顯微鏡的樣品提供超低溫環(huán)境，該技術相比以往的超低溫冷臺具有開放式設計、高散熱效率、適用于任何物鏡等諸多優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例2的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的樣品腔室溫度曲線的示意圖；

圖4A為利用本發(fā)明獲得的標記線粒體的細胞冷凍切片寬場熒光成像照片；

圖4B為圖4A圖位置超分辨成像照片。

其中：1-液氮管；2-液氮存儲室；3-樣品腔室；4-蒸發(fā)板；5-樣品夾；6-物鏡；7-物鏡恒溫器；8-外殼；9-隔溫層。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

本發(fā)明在保證冷凍顯微鏡的樣品處于超低溫環(huán)境下的前提下，利用穩(wěn)定液氮揮發(fā)技術和物鏡系統(tǒng)溫度控制技術對低溫樣品實現(xiàn)。

實施例1

如圖1所示，冷凍顯微鏡用超低溫樣品臺，包括外殼8，外殼8內壁設置有保溫層9，所述的外殼8內設置有液氮儲存室2和樣品腔室3，所述的液氮儲存室2連接有液氮管1，所述的液氮管1安裝在外殼8上，用于導入液氮；所述的樣品腔室3內設置有水平的蒸發(fā)板4，所述的蒸發(fā)板4與液氮儲存室2之間連通；

所述的外殼8頂部上設有物鏡通孔，所述的物鏡通孔用于物鏡6進入到樣品腔室3內；還包括有樣品夾5，所述的樣品夾5和物鏡6的鏡頭都位于蒸發(fā)板4的上方。物鏡6從樣品腔室3的正上方或側方進入。

所述的樣品夾5的中心線和物鏡6的光軸垂直。

所述的樣品腔室3和外殼8之間填充隔熱材料。

所述的樣品腔室3內設置有溫度探頭和液面?zhèn)鞲刑筋^，用于反饋控制樣品腔室內環(huán)境溫度和液氮存量。

所述的蒸發(fā)板4上開設有多個孔，上表面覆蓋有隔熱材料。

所述的物鏡6上安裝有物鏡恒溫器7。

外殼8可以在底部或者頂部進行固定，頂部用于安裝液氮管1和物鏡6，便于液氮揮發(fā)和物鏡進入，物鏡6根據(jù)外殼8的開口，從頂部或者側面伸入樣品腔室3，樣品夾5與物鏡6光軸垂直。樣品腔室3在工作時保持常壓狀態(tài)，內部充滿低溫氮氣。樣品腔室3和外殼8為耐低溫金屬材料構成，樣品腔室3和外殼8之間填充海綿或泡沫塑料等導熱系數(shù)小于或等于0.2的材料，用以保溫。液氮通過液氮管1流入液氮存儲室2，液氮儲存室2與蒸發(fā)板4聯(lián)通，當液氮儲存室2中液氮液面上升到一定程度后，液氮流入蒸發(fā)板4，汽化為低溫氮氣。蒸發(fā)板4為多孔耐低溫材料，上側附有海綿或泡沫塑料等導熱系數(shù)小于或等于0.2的材料，使汽化的液氮氣流更平穩(wěn)，解決液氮震動帶來的樣品焦面漂移。低溫氮氣進入到樣品腔室3中，樣品腔室3中的低溫氮氣使得樣品夾5上的樣品處于低溫環(huán)境下。樣品腔室3內設置有溫度探頭和液面?zhèn)鞲刑筋^，用于反饋控制樣品腔室內環(huán)境溫度和液氮存量，如圖3所示，樣品腔室3的溫度曲線變化。物鏡恒溫器7具有自動加熱和溫度反饋功能，使物鏡6達到物鏡的設計使用溫度，避免了低溫對物鏡造成的損壞、成像差等影響，從而實現(xiàn)樣品熒光成像。該超低溫樣品臺可用于低溫光學成像或者冷凍樣品的光電融合成像。

實施例2

如圖2所示，所述的外殼8側壁上設有物鏡通孔，物鏡6水平的進入到樣品腔室3，而樣品夾5則為垂直的進入樣品腔室3。其他設計與實施例1相同。

圖4A為利用本發(fā)明獲得的標記線粒體的細胞冷凍切片寬場熒光成像照片；圖4B為圖4A圖位置超分辨成像照片。

以上結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護范圍由隨附的權利要求書限定，任何在本發(fā)明權利要求基礎上進行的改動都是本發(fā)明的保護范圍。