一种用于承载荧光样品的铜基石墨烯载物台机械调节系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超高分辨率荧光成像样品台的机械结构，特别涉及一种用于承载荧光样品的铜基石墨稀载物台机械调节系统。
【背景技术】
[0002]超高分辨率荧光成像技术是成像领域内的一个重要方面。可以用于荧光标记过的生物样品如DNA等的超高分辨率成像。目前主要的超高分辨率技术包括:光激活定位显微技术PALM、随机光学重建显微技术STORM、受激发射损耗STED。这些显微技术采用了多次成像，定位和计算机数字图像处理技术，或者使用两束不同激光和螺旋位相调制技术实现扫描光源的压缩。
[0003]贵金属表面受入射激光照射时可以激发表面等离激元波，其波长较小。表面等离激元透镜可以将表面等离激元聚焦和压缩在一个纳米尺度范围内，形成一个亚波长光源，可以用来光刻和成像。局域在纳米天线附近或纳米贵金属尖端的局域表面等离激元，光强一般更强，尺度更小。圆对称表面等离激元透镜聚焦的光场位于圆心，在中心位置的纳米天线或纳米圆锥形粒子可以被聚焦的纳米光场进一步激发局域表面等离激元。局域表面等离激元场一般局限在金属针尖附近几十纳米以内。离开金属表面一百纳米以上时，光场已很快衰减到几乎为零。这样的光场是无法激发位于远场的荧光样品的。只有当荧光样品靠近到几十纳米以内时，才能激发荧光。为此可以将透明导电超薄材料石墨烯用于承载荧光样品。并利用石墨烯和金属针尖之间的隧道电流控制石墨烯和针尖之间的距离。由于单层或多层石墨烯材料只有不到几纳米厚度，因此通过隧道电流的反馈调节原理可以将金属针尖与石墨烯的距离控制在不到一纳米以内，从而可以使位于金属针尖附近的局域场透过石墨烯层并激发位于石墨烯上的荧光样品。
[0004]因此，使用局域在针尖附近的光场激发位于石墨烯上的荧光样品并进行扫描成像可以实现超高分辨力荧光成像，如图1所示，入射光束17照射表面等离激元透镜(包括金膜20、二氧化硅基底21、位于表面等离激元透镜中心的纳米圆锥探针23)激发表面等离激元，通过置于样品平台(由铜箔基底18和石墨烯层19组成)上的荧光样品22，通过荧光探测物镜6成像，基于上述原理，本发明提出了一种荧光样品位于铜基石墨烯上的载物台机械调节系统。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种用于承载荧光样品的铜基石墨烯载物台机械调节系统，利用所述铜基石墨烯载物台机械调节系统进行荧光样品的检测具有可拆卸、结构合理等优点。
[0006]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0007]一种用于承载荧光样品的铜基石墨烯载物台机械调节系统，包括主镜筒、支撑架、荧光探测物镜、圆柱形筒、活动块、螺丝1、二维手动调节架、承载荧光样品的铜基悬空石墨烯、弹簧。
[0008]所述主镜筒的顶端的内壁呈螺纹状，设有压圈，通过压圈可以安装和固定滤光片、聚焦透镜或者准直透镜；所述主镜筒的顶端的外壁设有固定块，通过固定块使本发明所述铜基石墨烯载物台机械调节系统与纳米位移台固定连接；所述主镜筒的底端的内壁与探测物镜的顶端的外壁固定连接，所述主镜筒底端的外壁与支撑架固定连接，所述二维手动调节架位于主镜筒的下方并且与支撑架固定连接，所述二维手动调节架中间设置圆柱形筒，所述圆柱形筒套在荧光探测物镜的底部的外面，所述圆柱形筒的底端与承载荧光样品的铜基悬空石墨烯固定连接，所述活动块套在所述圆柱形筒外并螺纹连接，所述螺丝I与所述活动块螺纹连接，并可控制所述活动块在二维手动调节架内作水平直线运动，所述弹簧的一端固定在所述二维手动调节架上，另一端与活动块固定连接，所述弹簧具有复位的作用并且压缩和拉伸的方向与所述活动块在二维手动调节架内作水平直线运动的方向相同，通过旋转螺丝I可以带动活动块水平直线运动，从而带动圆柱形筒水平直线运动同时弹簧处于压缩或伸长状态，承载荧光样品的铜基悬空石墨烯也随着圆柱形筒进行运动，完成水平方向的调节，旋转圆柱形筒可以使其沿轴向运动，承载荧光样品的铜基悬空石墨烯也随着圆柱形筒一起运动，完成垂直方向的调节。
[0009]进一步，所述承载荧光样品的铜基悬空石墨烯通过螺丝II和压片锁紧在圆柱形筒的底端，通过调节圆柱形筒从而改变荧光样品与荧光探测物镜的距离。
[0010]进一步，所述主镜筒、荧光探测物镜、圆柱形筒经调节后可以位于同一条轴线上。
[0011]进一步，所述圆柱形筒的内径大于所述荧光探测物镜的外径。
[0012]进一步，所述主镜筒上设有螺纹旋转压环，所述主镜筒通过螺纹旋转压环锁紧在支撑架上，保证了主镜筒与支撑架位置的固定。
[0013]进一步，所述荧光探测物镜的顶端的外壁与主镜筒底端的内壁螺纹连接，可以根据不同的实验目的选择不同的荧光探测物镜进行匹配。
[0014]进一步，所述二维手动调节架上方设有盖片，用于盖住并密闭二维手动调节架的内部结构，避免了灰尘等对调节精度的影响，保证了本发明所述承载荧光样品的铜基石墨稀载物台机械调节系统的精度。
[0015]进一步，所述盖片的上方设置了旋转紧缩块，当调整好圆柱形筒和承载荧光样品的铜基悬空石墨烯的距离和位置后，用于将圆柱形筒与二维手动调节架锁紧，避免二次移动。
[0016]进一步，在本发明所述用于承载荧光样品的铜基石墨烯载物台机械调节系统中，设有两个弹簧和两个螺丝I ;所述螺丝I设有两个，分别与所述活动块螺纹连接，两个螺丝I互相垂直并且控制所述活动块在二维手动调节架内作水平直线运动的方向也互相垂直；所述弹簧设有两个，两个所述弹簧互相垂直，其中一个弹簧的压缩和拉伸的方向与其中一个螺丝I控制所述活动块在二维手动调节架内作水平直线运动的方向相同，另外一个弹簧的压缩和拉伸的方向与另外一个螺丝I控制所述活动块在二维手动调节架内作水平直线运动的方向相同。
[0017]本发明成像的方法特点:采用了位于贵金属针尖附近激发出来的局域光场来进一步激发位于超薄石墨烯材料上的荧光样品。然后再进行扫描成像。图1中位于表面等离激元透镜中心的纳米圆锥探针为针尖状贵金属金，在针尖附近可以在入射激光束照明下激发出局域光场，而这个局域光场可以进一步激发位于石墨烯层上的荧光样品发光，然后通过荧光探测物镜收集荧光强度，再通过本发明所述机械调节系统左右前后移动铜基就可以让针尖激发不同位置上样品荧光，很多这样的点就可以通过电脑形成一幅图像。高分辨率来自于移动精度和采集的点的多少，点越多、图像越清晰、分辨率就越高。
[0018]本发明的有益效果是:
[0019]I)分辨率高:本发明所述用于承载荧光样品的铜基石墨烯载物台机械调节系统以铜基石墨烯层作为待测荧光样品的承载平台，由于单层或多层石墨烯材料只有不到几纳米厚度，利用隧道电流的反馈调节原理可以将金属针尖与石墨烯的距离控制在不到一纳米以内，从而可以使位于金属针尖附近的局域场透过石墨烯层并激发位于石墨烯上的荧光样品，利用针尖附近的光场激发位于石墨烯上的荧光样品并进行扫描成像可以实现超高分辨力荧光成像；将本发明所述用于承载荧光样品的铜基石墨烯载物台机械调节系统顶端固定块放到德国进口的PI纳米位移台上时就可以实现纳米精度的移动，整个机械系统具有超高分辨率；
[0020]2)可拆卸:本发明所述用于承载荧光样品的铜基石墨烯载物台机械调节系统在主镜筒与探测物镜的连接、主镜筒与支撑架的连接，固定块与纳米位移固定台的连接，圆形筒与铜基悬空石墨烯的连接，圆形筒与活动块的连接等多处均采用螺纹连接，方便拆卸和安装不同的样品；
[0021]3)多个方向精细调节:本发明所述用于承载荧光样品的铜基石墨烯载物台机械调节系统可以实现轴向、水平方向多个方向的调节，水平方向又可以实现X轴、Y轴二维的调节，有利于快速将待测荧光样品调至最佳成像位置处；
[0022]4)结构设置合理:为了避免调节到合适位置后，在扫描成像时所述用于承载荧光样品的铜基石墨烯载物台机械调节系统产生二次移动、影响成像结果，本发明设置了旋转紧缩块将圆柱形