基于上转换纳米晶的受激损耗超分辨光学显微方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学显微技术和光学纳米材料领域，特别涉及基于上转换纳米晶的受 激损耗超分辨光学显微方法及系统。
【背景技术】
[0002] 根据瑞丽/阿贝准则，光学系统能分辨的两个等亮度间的距离对应艾里斑的半 径，艾里斑的大小可以用半高全宽（full-widthathalf-maximum,FWHM)来表示为：
【主权项】
1. 基于上转换纳米晶的受激损耗超分辨光学显微方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 第一连续激光器产生稳态激光束，经空间相位调制后形成空心光束，该空心光束用 作受激发射损耗光； (2) 第二连续激光器产生近红外稳态激光束，该光束用作激发光；其中，第二连续激光 器的波长处于近红外波段，第一连续激光器的波长短于第二连续激光器的波长，所述第一 连续激光器的中心波长匹配上转换纳米颗粒的发光光谱，所述第二连续激光器的波长匹配 UCNPs的激发光谱； (3)将损耗光与激发光在空间上准直共轴耦合，并将耦合后的激光束聚焦在UCNPs本 身或者被UCNPs荧光标记的样品上，使样品产生超分辨多光子荧光信号； ⑷利用光电探测器检测上述超分辨多光子荧光信号，并进行XYZ方向扫描，得到荧光 成像图片。
2. 根据权利要求1所述的基于上转换纳米晶的受激损耗超分辨光学显微方法，其特征 在于，所述第二连续激光器的波长波段在700nm~1800nm之间。
3. -种实现权利要求1-2任一项所述基于上转换纳米晶的受激损耗超分辨光学显微 方法的显微成像系统，其特征在于，包括损耗光生成模块、激发光生成模块、高透低反二向 色镜、低透高反二向色镜、多光子显微扫描模块和光电探测模块，所述损耗光生成模块用于 生成用作损耗光的空心光束，所述激发光生成模块用于生成用作激发光的近红外稳态激光 束，空心光束和近红外稳态激光束相互平行；所述高透低反二向色镜与空心光束成45°角 放置，放置在垂直于该空心光束且穿过该高透低反二向色镜的光轴上，空心光束通过高透 低反二向色镜后偏转90° ;所述低透高反二向色镜与近红外稳态激光束成45°角放置，放 置在垂直于近红外稳态激光束且穿过该低透高反二向色镜的光轴上，近红外稳态激光束通 过低透高反二向色镜后偏转90°，低透高反二向色镜设置在高透低反二向色镜下方，且与 光轴成45° ;偏转后的空心光束与近红外稳态激光束在空间上准直共轴耦合为一束耦合激 光束，该激光束通过多光子显微扫描模块聚焦在载物台上上转换发光材料标记的样品上， 光电探测模块用于检测上述样品被激发的超分辨多光子荧光信号。
4.根据权利要求3所述的显微成像系统，其特征在于，所述损耗光生成模块包括第一 连续激光器，以及沿该激光器所发射的激光束前进方向依次放置的第一准直扩束镜、偏振 片、四分之一波片、空间相位调制板，所述第一连续激光器发出的激光束经过第一准直扩束 镜后成为一束平行光束，然后经偏振片、四分之一波片、空间相位调制板调制成空心光束， 该空心光束的中心光强为0。
5.根据权利要求4所述的显微成像系统，其特征在于，所述激发光生成模块包括第二 连续激光器和第二准直扩束镜，所述第二连续激光器发出的激光束与第一连续激光器发出 的激光束平行，所述第二连续激光器的波长匹配UCNPs的激发波长。
6. 根据权利要求3所述的显微成像系统，其特征在于，所述多光子显微扫描模块包括 沿耦合激光束前进方向依次放置的扫描振镜和物镜，耦合后的激光束经过扫描振镜后被物 镜聚焦，所述载物台上的样品放置在物镜的焦面上。
7.根据权利要求3所述的显微成像系统，其特征在于，所述光电探测模块包括依次同 轴放置的带通滤光片、聚焦透镜和光电探测器，所述带通滤光片、聚焦透镜设置在沿耦合激 光束前进方向的反方向上，所述光电探测器与外部计算机连接。
8. 根据权利要求6所述的显微成像系统，其特征在于，所述扫描振镜设置在一旋转装 置上，旋转装置由一计算机控制，该计算机还与光电探测器连接。
9. 根据权利要求8所述的显微成像系统，其特征在于，所述载物台一侧设有用于驱动 载物台沿Z轴方向移动的电机。
10. 根据权利要求3所述的显微成像系统，其特征在于，所述高透低反二向色镜反射波 长小于损耗光的波长，透过波长大于损耗光的波长的光； 所述低透高反二向色镜反射波长大于激发光的波长，透过波长小于激发光的波长的 光。
【专利摘要】本发明公开了一种基于上转换纳米晶的受激发射损耗超分辨光学显微方法及系统。该发明结合上转换纳米晶与受激发射损耗超分辨荧光显微成像技术，通过探测上转换发光纳米材料标记的样品受激发射损耗产生的超分辨多光子荧光信号，实现低功率连续稳态激光器激发多光子受激损耗过程，达到低成本、低复杂度、高分辨率、简便、有效的三维超分辨成像效果。基于该方法，搭建由损耗光生成模块、激发光生成模块、若干二向色镜、多光子显微扫描模块和光电探测模块组成的受激发射损耗超分辨光学显微成像系统，获得低成本、低复杂度、高分辨率、简便、有效的实时动态三维图像。
【IPC分类】G01N21-64
【公开号】CN104764729
【申请号】CN201510194792
【发明人】詹求强, 何赛灵, 杨东尼, 林众宇, 潘江帆
【申请人】华南师范大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月22日