一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯(lián)合的光譜顯微成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及儀器和設(shè)備領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯(lián)合的光譜顯微成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光又作“螢光”，是一種光致冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長(zhǎng)的入射光(通常是紫外線或X射線)照射，吸收光能后進(jìn)入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出出射光(通常波長(zhǎng)比入射光的的波長(zhǎng)長(zhǎng)，在可見(jiàn)光波段)；而且一旦停止入射光，發(fā)光現(xiàn)象也隨之立即消失。具有這種性質(zhì)的出射光就被稱之為熒光。
[0003]熒光顯微鏡是以紫外線為光源，用以照射被檢物體，使之發(fā)出熒光，然后在顯微鏡下觀察物體的形狀及其所在位置。熒光顯微鏡用于研究細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的吸收、運(yùn)輸、化學(xué)物質(zhì)的分布及定位等。細(xì)胞中有些物質(zhì)，如葉綠素等，受紫外線照射后可發(fā)熒光；另有一些物質(zhì)本身雖不能發(fā)熒光，但如果用熒光染料或熒光抗體染色后，經(jīng)紫外線照射亦可發(fā)熒光，熒光顯微鏡就是對(duì)這類物質(zhì)進(jìn)行定性和定量研究的工具之一。
[0004]熒光光譜儀又稱熒光分光光度計(jì)，是一種定性、定量分析的儀器。通過(guò)熒光光譜儀的檢測(cè)，可以獲得物質(zhì)的激發(fā)光譜、發(fā)射光譜、量子產(chǎn)率、熒光強(qiáng)度、熒光壽命、斯托克斯位移、熒光偏振與去偏振特性，以及熒光的淬滅方面的信息。光纖技術(shù)的發(fā)展，使待測(cè)物脫離了固定樣品池的限制。微型光纖光譜儀具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)移動(dòng)部件、波長(zhǎng)范圍寬、測(cè)量速度快、價(jià)格低的特點(diǎn)。
[0005]目前在顯微應(yīng)用中，尚無(wú)直接對(duì)觀察樣品即出觀察圖像又能直接提供物質(zhì)光譜信息的方法，而是需要先在顯微鏡下進(jìn)行樣品觀察，再把樣品轉(zhuǎn)移到獨(dú)立的光譜分析儀中進(jìn)行成分、含量等分析，這樣的操作不同步，會(huì)造成樣品在轉(zhuǎn)移過(guò)程中的變化而帶來(lái)的不確定性。同時(shí)，在細(xì)胞生物、生物物理和材料科學(xué)領(lǐng)域，重要變化經(jīng)常會(huì)發(fā)生在時(shí)間和空間的微小尺度里，而單純的熒光光譜儀無(wú)法實(shí)現(xiàn)在微區(qū)的原位觀察。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯(lián)合的光譜顯微成像系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型公開(kāi)了一種應(yīng)用于細(xì)胞生物、生物物理和材料科學(xué)領(lǐng)域的光譜顯微成像系統(tǒng)，特點(diǎn)是熒光顯微鏡實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)與光纖光譜成像系統(tǒng)的搭建，利用熒光顯微鏡的C-mount接口與光纖導(dǎo)管通過(guò)光纖耦合器相連，在實(shí)現(xiàn)高分辨熒光成像的同時(shí)進(jìn)行多光譜的采集。本實(shí)用新型的另一特點(diǎn)是在熒光顯微鏡的激發(fā)光區(qū)，配置孔徑光闌，調(diào)節(jié)光信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)在微區(qū)高分辨地成像。本實(shí)用新型既能實(shí)現(xiàn)高速成像與實(shí)時(shí)捕獲熒光信號(hào)，對(duì)捕獲的圖像信息進(jìn)行多光譜分析，將熒光顯微鏡快速、實(shí)時(shí)、原位的優(yōu)點(diǎn)與光譜儀高精度、定量、多功能的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，該系統(tǒng)適用于細(xì)胞、基因或蛋白芯片、分子病理切片、植物切片等研究領(lǐng)域。此外，該系統(tǒng)對(duì)材料學(xué)，化學(xué)和物理學(xué)等需要微區(qū)熒光測(cè)試分析的研究工作也具有重要的應(yīng)用前景。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0009]一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯(lián)合的光譜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于，包括熒光顯微鏡、光纖光譜儀、光纖導(dǎo)管和一用于將輸入光匯聚到該光纖導(dǎo)管內(nèi)的光纖耦合器;其中，所述熒光顯微鏡的C-mount接口通過(guò)該光纖耦合器與所述光纖導(dǎo)管一端連接，該光纖導(dǎo)管另一端與所述光纖光譜儀的信號(hào)輸入端連接。
[0010]進(jìn)一步的，所述熒光顯微鏡的激發(fā)光區(qū)配置一用于調(diào)節(jié)激發(fā)光照射范圍的孔徑光闌。
[0011]進(jìn)一步的，所述光纖耦合器包括一透鏡組合和一光纖導(dǎo)管接口；該光纖導(dǎo)管接口位于所述光纖耦合器后端，該光纖導(dǎo)管接口用于接入該光纖導(dǎo)管;所述透鏡組合位于所述光纖耦合器的前端，用于將輸入光匯聚到接入該光纖導(dǎo)管接口的光纖導(dǎo)管。
[0012]進(jìn)一步的，所述光纖耦合器為圓筒狀光纖耦合器。
[0013]進(jìn)一步的，所述透鏡組合包括沿輸入光入射方向依次排列的一凸透鏡和一凹透
Ho
[0014]進(jìn)一步的，所述熒光顯微鏡為倒置熒光顯微鏡。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果:
[0016]本系統(tǒng)通過(guò)光纖耦合器大大提高了熒光進(jìn)入光纖導(dǎo)管的收集能力，從而提高了收集信號(hào)強(qiáng)度；同時(shí)通過(guò)增設(shè)孔徑光闌，使得在不影響激發(fā)光強(qiáng)度的前提下進(jìn)行選區(qū)激發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品的微區(qū)熒光觀測(cè)，提高了熒光信號(hào)收集強(qiáng)度;本系統(tǒng)能在熒光顯微鏡觀察標(biāo)本的高分辨熒光圖像和對(duì)其進(jìn)行拍照的同時(shí)，導(dǎo)出熒光信號(hào)并通過(guò)光纖導(dǎo)管實(shí)時(shí)地送入光纖光譜儀進(jìn)行熒光光譜分析，為試驗(yàn)研究和其他檢驗(yàn)工作帶來(lái)了極大的便利性。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視圖；
[0019]圖3為光纖耦合器結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖4為孔徑光闌結(jié)構(gòu)圖；
[0021 ]圖5為藍(lán)光熒光納米粒顯微成像與原位光譜；
[0022](a)大視野藍(lán)光納米粒熒光圖像；(b)選區(qū)激發(fā)單一納米粒熒光圖像；(C)藍(lán)光熒光粉熒光納米粒光譜圖；
[0023]圖6為紅光熒光納米粒顯微成像與原位光譜；
[0024](a)大視野紅光納米粒熒光圖像；(b)選區(qū)激發(fā)單一納米粒熒光圖像；(C)紅光熒光粉熒光納米粒光譜圖；
[0025]其中，1-熒光顯微鏡，2-光纖光譜儀，3-光纖導(dǎo)管，4-光纖耦合器，5-孔徑光闌。
【具體實(shí)施方式】
[0026]我們將光譜技術(shù)與顯微焚光成像技術(shù)聯(lián)用，利用焚光顯微鏡和光纖光譜儀對(duì)同一樣本進(jìn)行成像的同時(shí)原位獲得實(shí)時(shí)光譜數(shù)據(jù)，為生命科學(xué)領(lǐng)域的研究提供一種快速、定量的圖像分析工具。利用光譜技術(shù)可以研究與熒光團(tuán)的濃度無(wú)關(guān)的熒光動(dòng)力學(xué)，通過(guò)辨別顯微點(diǎn)在樣品中光譜信息獲得更多關(guān)于分子運(yùn)動(dòng)、尺寸、所處環(huán)境以及相互作用的信息。同時(shí)借助于顯微鏡的力量，可以得到清晰的成像、測(cè)定細(xì)胞里面的局部作用和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu):包括一熒光顯微鏡，一微型光纖光譜儀及其光纖導(dǎo)管，一圓筒狀光纖耦合器。在熒光顯微鏡的激發(fā)光區(qū)配置一孔徑光闌，調(diào)節(jié)激發(fā)光照射范圍。
[0028]本實(shí)施例裝置由一臺(tái)型號(hào)為1X73的OLYMPUS倒置熒光顯微鏡I，一臺(tái)型號(hào)為AvaSpec-HS1024X58/122TEC超高靈敏度型光纖光譜儀2，及其光纖導(dǎo)管3，圓筒狀光纖耦合器4，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，光纖耦合器包括一透鏡組合和一光纖導(dǎo)管接口；該光纖導(dǎo)管接口位于光纖耦合器后端，該光纖導(dǎo)管接口用于接入該光纖導(dǎo)管;透鏡組合位于光纖耦合器的前端，用于將輸入光匯聚到接入該光纖導(dǎo)管接口的光纖導(dǎo)管。
[0029]如圖2所示，熒光顯微鏡尾端裝有孔徑光闌5;孔徑光闌的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0030]圖5為藍(lán)光熒光納米粒顯微成像與原位光譜，其中(a)大視野藍(lán)光納米粒熒光圖像;(b)選區(qū)激發(fā)單一納米粒熒光圖像;(C)藍(lán)光熒光粉熒光納米粒光譜圖。
[0031]圖6為紅光熒光納米粒顯微成像與原位光譜；其中(a)大視野紅光納米粒熒光圖像;(b)選區(qū)激發(fā)單一納米粒熒光圖像;(C)紅光熒光粉熒光納米粒光譜圖。
[0032]以上實(shí)施例僅為了對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，而本實(shí)用新型的范圍不受所舉實(shí)施例的局限。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯(lián)合的光譜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于，包括熒光顯微鏡、光纖光譜儀、光纖導(dǎo)管和一用于將輸入光匯聚到該光纖導(dǎo)管內(nèi)的光纖耦合器;其中，所述熒光顯微鏡的c-mount接口通過(guò)該光纖耦合器與所述光纖導(dǎo)管一端連接，該光纖導(dǎo)管另一端與所述光纖光譜儀的信號(hào)輸入端連接。2.如權(quán)利要求1所述的熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯(lián)合的光譜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于，所述熒光顯微鏡的激發(fā)光區(qū)配置一用于調(diào)節(jié)激發(fā)光照射范圍的孔徑光闌。3.如權(quán)利要求1或2所述的熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯(lián)合的光譜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖耦合器包括一透鏡組合和一光纖導(dǎo)管接口 ；該光纖導(dǎo)管接口位于所述光纖耦合器后端，該光纖導(dǎo)管接口用于接入該光纖導(dǎo)管;所述透鏡組合位于所述光纖耦合器的前端，用于將輸入光匯聚到接入該光纖導(dǎo)管接口的光纖導(dǎo)管。4.如權(quán)利要求3所述的熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯(lián)合的光譜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖耦合器為圓筒狀光纖耦合器。5.如權(quán)利要求3所述的熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯(lián)合的光譜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡組合包括沿輸入光入射方向依次排列的一凸透鏡和一凹透鏡。6.如權(quán)利要求1所述的熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯(lián)合的光譜顯微成像系統(tǒng)，其特征在于，所述熒光顯微鏡為倒置熒光顯微鏡。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯(lián)合的光譜顯微成像系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括熒光顯微鏡、光纖光譜儀、光纖導(dǎo)管和一用于將輸入光匯聚到該光纖導(dǎo)管內(nèi)的光纖耦合器；其中，所述熒光顯微鏡的C-mount接口通過(guò)該光纖耦合器與所述光纖導(dǎo)管一端連接，該光纖導(dǎo)管另一端與所述光纖光譜儀的信號(hào)輸入端連接。本系統(tǒng)大大提高了熒光進(jìn)入光纖導(dǎo)管的收集能力，從而提高了收集信號(hào)強(qiáng)度；同時(shí)通過(guò)增設(shè)孔徑光闌，使得在不影響激發(fā)光強(qiáng)度的前提下進(jìn)行選區(qū)激發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品的微區(qū)熒光觀測(cè)，提高了熒光信號(hào)收集強(qiáng)度。
【IPC分類】G01N21/64, G01N21/25
【公開(kāi)號(hào)】CN205280586
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521030674
【發(fā)明人】谷戰(zhàn)軍, 祖艷, 趙宇亮
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月11日