一種用于承載熒光樣品的銅基石墨烯載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超高分辨率熒光成像樣品臺的機械結(jié)構(gòu)，特別涉及一種用于承載熒光樣品的銅基石墨稀載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超高分辨率熒光成像技術(shù)是成像領(lǐng)域內(nèi)的一個重要方面?？梢杂糜跓晒鈽?biāo)記過的生物樣品如DNA等的超高分辨率成像。目前主要的超高分辨率技術(shù)包括:光激活定位顯微技術(shù)PALM、隨機光學(xué)重建顯微技術(shù)STORM、受激發(fā)射損耗STED。這些顯微技術(shù)采用了多次成像，定位和計算機數(shù)字圖像處理技術(shù)，或者使用兩束不同激光和螺旋位相調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)掃描光源的壓縮。
[0003]貴金屬表面受入射激光照射時可以激發(fā)表面等離激元波，其波長較小。表面等離激元透鏡可以將表面等離激元聚焦和壓縮在一個納米尺度范圍內(nèi)，形成一個亞波長光源，可以用來光刻和成像。局域在納米天線附近或納米貴金屬尖端的局域表面等離激元，光強一般更強，尺度更小。圓對稱表面等離激元透鏡聚焦的光場位于圓心，在中心位置的納米天線或納米圓錐形粒子可以被聚焦的納米光場進(jìn)一步激發(fā)局域表面等離激元。局域表面等離激元場一般局限在金屬針尖附近幾十納米以內(nèi)。離開金屬表面一百納米以上時，光場已很快衰減到幾乎為零。這樣的光場是無法激發(fā)位于遠(yuǎn)場的熒光樣品的。只有當(dāng)熒光樣品靠近到幾十納米以內(nèi)時，才能激發(fā)熒光。為此可以將透明導(dǎo)電超薄材料石墨烯用于承載熒光樣品。并利用石墨烯和金屬針尖之間的隧道電流控制石墨烯和針尖之間的距離。由于單層或多層石墨烯材料只有不到幾納米厚度，因此通過隧道電流的反饋調(diào)節(jié)原理可以將金屬針尖與石墨烯的距離控制在不到一納米以內(nèi)，從而可以使位于金屬針尖附近的局域場透過石墨烯層并激發(fā)位于石墨烯上的熒光樣品。
[0004]因此，使用局域在針尖附近的光場激發(fā)位于石墨烯上的熒光樣品并進(jìn)行掃描成像可以實現(xiàn)超高分辨力熒光成像，如圖1所示，入射光束17照射表面等離激元透鏡(包括金膜20、二氧化硅基底21、位于表面等離激元透鏡中心的納米圓錐探針23)激發(fā)表面等離激元，通過置于樣品平臺(由銅箔基底18和石墨烯層19組成)上的熒光樣品22，通過熒光探測物鏡6成像，基于上述原理，本發(fā)明提出了一種熒光樣品位于銅基石墨烯上的載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種用于承載熒光樣品的銅基石墨烯載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用所述銅基石墨烯載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行熒光樣品的檢測具有可拆卸、結(jié)構(gòu)合理等優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0007]一種用于承載熒光樣品的銅基石墨烯載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括主鏡筒、支撐架、熒光探測物鏡、圓柱形筒、活動塊、螺絲1、二維手動調(diào)節(jié)架、承載熒光樣品的銅基懸空石墨烯、彈簧。
[0008]所述主鏡筒的頂端的內(nèi)壁呈螺紋狀，設(shè)有壓圈，通過壓圈可以安裝和固定濾光片、聚焦透鏡或者準(zhǔn)直透鏡；所述主鏡筒的頂端的外壁設(shè)有固定塊，通過固定塊使本發(fā)明所述銅基石墨烯載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)與納米位移臺固定連接；所述主鏡筒的底端的內(nèi)壁與探測物鏡的頂端的外壁固定連接，所述主鏡筒底端的外壁與支撐架固定連接，所述二維手動調(diào)節(jié)架位于主鏡筒的下方并且與支撐架固定連接，所述二維手動調(diào)節(jié)架中間設(shè)置圓柱形筒，所述圓柱形筒套在熒光探測物鏡的底部的外面，所述圓柱形筒的底端與承載熒光樣品的銅基懸空石墨烯固定連接，所述活動塊套在所述圓柱形筒外并螺紋連接，所述螺絲I與所述活動塊螺紋連接，并可控制所述活動塊在二維手動調(diào)節(jié)架內(nèi)作水平直線運動，所述彈簧的一端固定在所述二維手動調(diào)節(jié)架上，另一端與活動塊固定連接，所述彈簧具有復(fù)位的作用并且壓縮和拉伸的方向與所述活動塊在二維手動調(diào)節(jié)架內(nèi)作水平直線運動的方向相同，通過旋轉(zhuǎn)螺絲I可以帶動活動塊水平直線運動，從而帶動圓柱形筒水平直線運動同時彈簧處于壓縮或伸長狀態(tài)，承載熒光樣品的銅基懸空石墨烯也隨著圓柱形筒進(jìn)行運動，完成水平方向的調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)圓柱形筒可以使其沿軸向運動，承載熒光樣品的銅基懸空石墨烯也隨著圓柱形筒一起運動，完成垂直方向的調(diào)節(jié)。
[0009]進(jìn)一步，所述承載熒光樣品的銅基懸空石墨烯通過螺絲II和壓片鎖緊在圓柱形筒的底端，通過調(diào)節(jié)圓柱形筒從而改變熒光樣品與熒光探測物鏡的距離。
[0010]進(jìn)一步，所述主鏡筒、熒光探測物鏡、圓柱形筒經(jīng)調(diào)節(jié)后可以位于同一條軸線上。
[0011]進(jìn)一步，所述圓柱形筒的內(nèi)徑大于所述熒光探測物鏡的外徑。
[0012]進(jìn)一步，所述主鏡筒上設(shè)有螺紋旋轉(zhuǎn)壓環(huán)，所述主鏡筒通過螺紋旋轉(zhuǎn)壓環(huán)鎖緊在支撐架上，保證了主鏡筒與支撐架位置的固定。
[0013]進(jìn)一步，所述熒光探測物鏡的頂端的外壁與主鏡筒底端的內(nèi)壁螺紋連接，可以根據(jù)不同的實驗?zāi)康倪x擇不同的熒光探測物鏡進(jìn)行匹配。
[0014]進(jìn)一步，所述二維手動調(diào)節(jié)架上方設(shè)有蓋片，用于蓋住并密閉二維手動調(diào)節(jié)架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，避免了灰塵等對調(diào)節(jié)精度的影響，保證了本發(fā)明所述承載熒光樣品的銅基石墨稀載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)的精度。
[0015]進(jìn)一步，所述蓋片的上方設(shè)置了旋轉(zhuǎn)緊縮塊，當(dāng)調(diào)整好圓柱形筒和承載熒光樣品的銅基懸空石墨烯的距離和位置后，用于將圓柱形筒與二維手動調(diào)節(jié)架鎖緊，避免二次移動。
[0016]進(jìn)一步，在本發(fā)明所述用于承載熒光樣品的銅基石墨烯載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，設(shè)有兩個彈簧和兩個螺絲I ;所述螺絲I設(shè)有兩個，分別與所述活動塊螺紋連接，兩個螺絲I互相垂直并且控制所述活動塊在二維手動調(diào)節(jié)架內(nèi)作水平直線運動的方向也互相垂直；所述彈簧設(shè)有兩個，兩個所述彈簧互相垂直，其中一個彈簧的壓縮和拉伸的方向與其中一個螺絲I控制所述活動塊在二維手動調(diào)節(jié)架內(nèi)作水平直線運動的方向相同，另外一個彈簧的壓縮和拉伸的方向與另外一個螺絲I控制所述活動塊在二維手動調(diào)節(jié)架內(nèi)作水平直線運動的方向相同。
[0017]本發(fā)明成像的方法特點:采用了位于貴金屬針尖附近激發(fā)出來的局域光場來進(jìn)一步激發(fā)位于超薄石墨烯材料上的熒光樣品。然后再進(jìn)行掃描成像。圖1中位于表面等離激元透鏡中心的納米圓錐探針為針尖狀貴金屬金，在針尖附近可以在入射激光束照明下激發(fā)出局域光場，而這個局域光場可以進(jìn)一步激發(fā)位于石墨烯層上的熒光樣品發(fā)光，然后通過熒光探測物鏡收集熒光強度，再通過本發(fā)明所述機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)左右前后移動銅基就可以讓針尖激發(fā)不同位置上樣品熒光，很多這樣的點就可以通過電腦形成一幅圖像。高分辨率來自于移動精度和采集的點的多少，點越多、圖像越清晰、分辨率就越高。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]I)分辨率高:本發(fā)明所述用于承載熒光樣品的銅基石墨烯載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)以銅基石墨烯層作為待測熒光樣品的承載平臺，由于單層或多層石墨烯材料只有不到幾納米厚度，利用隧道電流的反饋調(diào)節(jié)原理可以將金屬針尖與石墨烯的距離控制在不到一納米以內(nèi)，從而可以使位于金屬針尖附近的局域場透過石墨烯層并激發(fā)位于石墨烯上的熒光樣品，利用針尖附近的光場激發(fā)位于石墨烯上的熒光樣品并進(jìn)行掃描成像可以實現(xiàn)超高分辨力熒光成像；將本發(fā)明所述用于承載熒光樣品的銅基石墨烯載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)頂端固定塊放到德國進(jìn)口的PI納米位移臺上時就可以實現(xiàn)納米精度的移動，整個機械系統(tǒng)具有超高分辨率；
[0020]2)可拆卸:本發(fā)明所述用于承載熒光樣品的銅基石墨烯載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)在主鏡筒與探測物鏡的連接、主鏡筒與支撐架的連接，固定塊與納米位移固定臺的連接，圓形筒與銅基懸空石墨烯的連接，圓形筒與活動塊的連接等多處均采用螺紋連接，方便拆卸和安裝不同的樣品；
[0021]3)多個方向精細(xì)調(diào)節(jié):本發(fā)明所述用于承載熒光樣品的銅基石墨烯載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以實現(xiàn)軸向、水平方向多個方向的調(diào)節(jié)，水平方向又可以實現(xiàn)X軸、Y軸二維的調(diào)節(jié)，有利于快速將待測熒光樣品調(diào)至最佳成像位置處；
[0022]4)結(jié)構(gòu)設(shè)置合理:為了避免調(diào)節(jié)到合適位置后，在掃描成像時所述用于承載熒光樣品的銅基石墨烯載物臺機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生二次移動、影響成像結(jié)果，本發(fā)明設(shè)置了旋轉(zhuǎn)緊縮塊將圓柱形