一种超分辨成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于光学显微成像领域，更具体地，设及一种提高受激发射耗损 (stimulated血issionDepletion,STED)超分辨显微成像空间分辨率的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 在常规的光学显微成像系统中，由于光学元器件的衍射效应，平行入射的照明光 经过显微物镜聚焦之后在样品上所形成的光斑并不是一个理想的点，而是一个具有一定尺 寸的衍射光斑，根据德国物理学家恩斯特一阿贝提出的阿贝定律，可见光能聚焦的最小光 斑的直径是光波波长的Ξ分之一，约200皿左右。1994年由德国科学家S.W.化11首次提出 ST邸超分辨显微成像技术，它超越了衍射极限，并于2006年实现了 30nm的空间分辨率，运 一杰出的工作使他在2014年获得诺贝尔化学奖。
[0003] ST邸超分辨的基本思想是：利用受激福射效应来减小有效巧光发光面积，一个典 型的ST邸显微系统中需要两束光，一束为激发光，另一束为耗尽光。当激发光照射巧光样 品，会使其衍射斑范围内的巧光分子被激发，其中的电子将会跃迁到激发态，然后再将圆环 形的耗尽光叠加在激发光上，耗尽光使得处于重叠部分激发态的电子W受激福射的方式回 到基态，其它位于激光光斑中屯、的激发态电子由于没有受到耗尽光的影响，继续W自发福 射的形式向外发生巧光回到基态。由于在受激福射和自发福射过程中发出巧光的方向和波 长不同，因此经过过滤后被探测器所接受到的光子均是由位于激发光光斑中屯、位置的巧光 样品通过自发巧光的方式产生的。运样有效巧光的发光面积得W减小，从而提高了系统的 空间分辨率。
[0004] 目前，ST邸超分辨显微成像系统在生物医学的应用中，由于样品表面的不平整性 和样品内部折射率分布的不均匀性所带来的像差使系统的分辨率和成像深度大大降低，限 制了其广泛应用。 【实用新型内容】
[0005] 针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于利用相干自适应光学技术 (CoherentOpticalAdaptiveTechnique，COAT)进行像差校正来提高ST邸超分辨显微成 像系统的空间分辨率，旨在解决由于生物样品表面的不平整和样品内折射率分布不均匀引 入的像差。
[0006] 本实用新型提供了一种超分辨成像系统，包括：第一激光器Laserl、第二激光器 Laser2、第一半波片、第一脉冲分束器PS1、光谱仪SPEC、第一透镜组化1，L2)、玻璃棒GR、保 偏光纤Fiberl、空间光调制器SLM、第一物镜L3、反射镜组、第二透镜组化4，L5)、反射镜M4、 单模光纤Fiber2、第二半波片、后向反射镜RR、反射镜M5、第一双色镜DM1、第二双色镜DM2、 扫描系统Scanner、四分之一玻片、空间物镜L6、第二脉冲分束器PS2和光电倍增管PMT，第 一激光器Laserl用于产生飞秒激光；第二激光器Laser2用于产生皮秒激光；第一半波片 设置在第一激光器Laserl的出射光路上，用于使得所述飞秒激光为线偏振光并调整线偏 振光的方向；第一脉冲分束器PSl用于将经过第一半波片调整后的飞秒激光分成两路，一 部分光透射进入光谱仪，另一部分光反射作为耗尽光；光谱仪SPEC设置在第一脉冲分束器 的第一路出射光路上，用于实时监测所述耗尽光的波长；第一透镜组化1，L2)设置在第一 脉冲分束器的第二路出射光路上，用于对耗尽光进行调整；玻璃棒GR用于对经过调整后的 耗尽光进行展宽，使得耗尽光的脉冲宽度为1皮秒；保偏光纤Fiberl用于对脉冲宽度为1 皮秒的耗尽光进一步展宽，使得所述耗尽光的脉冲宽度为200皮秒；空间光调制器SLM用于 产生圆环形光斑并作为像差校正系统；第一物镜L3对脉冲宽度为200皮秒的耗尽光进行调 整，使得其光斑的直径等于空间光调制器（SLM)中液晶面板的宽度；反射镜组设置在第一 物镜L3的出射光与所述空间光调制器的入射光之间，用于对第一物镜L3的出射光进行调 整使其W3°~9°的入射角进入所述空间光调制器SLM，第二透镜组化4，L5)用于将空间 光调制器SLM的出射光进行透射；反射镜M4设置在第二透镜组的透射光路上，其入射光为 所述第二透镜组的出射光；单模光纤Fiber2设置在第二激光器Laser2的出射光路上，用于 对皮秒激光进行模式调整；第二半波片设置在第一激光器Laserl的出射光路上，用于使得 所述皮秒激光为线偏振光并调整线偏振光的方向；后向反射镜RR用于对经过第二半波片 调整后的皮秒激光进行反射，控制激发光和耗尽光脉冲之间的延迟时间；反射镜M5的入射 光为后向反射镜RR的反射光，第一双色镜DM1的第一入射光为经过M4反射的耗尽光，其第 二入射光为经过M5反射的激发光，用于对耗尽光进行反射，对激发光进行透射，并调整耗 尽光和激发光的方向使其重叠；第二双色镜DM2设置在第一双色镜的出射光路上，用于对 激发光和所述耗尽光进行透射，并对巧光进行反射；扫描系统Scanner设置在所述第二双 色镜的出射光路上，用于对重叠的激发光和耗尽光进行同步扫描，实现面阵扫描；四分之一 玻片用于对经过扫描后的激光进行调整，使其为圆偏振光；空间物镜L6用于对圆偏振光进 行聚焦并收集样品反馈的巧光信号；第二脉冲分束器PS2用于将经过第二双色镜DM2反射 后的巧光分成两部分，一部分光反射进入自适应光学AO像差校正系统，用于对系统像差进 行实时校正；另一部分光被透射；光电倍增管PMT用于对被第二脉冲分束器透射后的巧光 进行放大并进行超分辨成像。相干自适应光学像差校正COAT系统由空间光调制器SLM和 自适应光学系统A0共同组成，用于对系统的像差进行实时校正，提高ST邸系统的空间分辨 率和成像深度。
[0007] 更进一步优选地，空间光调制器SLM的入射角为6°。
[0008] 更进一步优选地，还包括设置在所述第一激光器Laserl与所述第一半波片之间 且用于保护激光器的光隔离器FI。
[0009] 更进一步优选地，同步触发第一激光器和第二激光器，并保持两束激光脉冲峰值 之间的间隔为16化s-2(K)ps。
[0010] 更进一步优选地，间隔为18化S。
[0011] 更进一步优选地，在所述空间光调制器（SLM)上同时加载用于产生环形光的螺旋 灰阶相位图和用于相干自适应光学像差校正的灰阶相位图。其中，螺旋灰阶相位图用于产 生圆环形耗尽光光斑，与激发光叠加后形成超越衍射极限的光斑，然后通过扫描形成超分 辨图像，而相干自适应光学像差校正系统用于校正样品表面不平整性和样品内部折射率分 布的不均匀性产生的像差，使得我们的超分辨成像系统的分辨率更高，成像深度更深。
[0012] 更进一步优选地，第一脉冲分束器PS1将激光按照9:1分成两路，小部分光透射进 入光谱仪，大部分光反射作为耗尽光。第二脉冲分束器PS2将巧光按照9:1分成两部分，一部分光反射进入自适应光学A0像差校正系统，用于对系统像差进行实时校正；另一部分光 被透射。
[0013] 本实用新型通过调控两束相干光中某一束光的相位，来实现对两束光的相干加强 和相干减弱的操控，实现了显微系统的像差校正，从而提了高ST邸超分辨显微成像系统的 空间分辨率，可W解决现有超分辨成像系统在深层生物细胞成像时由于生物样品表面的不 平整和样品内折射率分布不均匀引入的像差导致图像质量较差的问题。
【附图说明】
[0014] 图1是本实用新型实施提供的超分辨成像系统的光路结构图；
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