一种随机扫描的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于显微成像领域，尤其涉及一种针对STED超分辨显微成像的随机扫描系统。
【背景技术】
[0002]自1994年德国科学家S.E.Hell首次提出受激发射损耗显微(Stimulatedemiss1n deplet1n microscopy，STED)超分辨的概念后，超分辨显微成像就一直备受关注，特别是2014年超分辨显微成像获得诺贝尔化学奖后，使超分辨成像的研究推向了高潮。STED、STORM和PALM是目前主要的几种超越衍射极限的方法，STORM和PALM需要采集大量图片后再进行重建形成超分辨成像，因此成像速度非常慢，不太适应于活体成像，而STED是利用光学的方法实现超越衍射极限来形成超分辨成像的，因此是非常适合应用活体细胞超分辨成像的，但是STED超分辨成像有个缺点那就是损耗光的强度较大，对活体细胞有一定的损伤。
[0003]为了推广STED超分辨在活体细胞中的应用，大家常用的方法是降低损耗光的强度来降低光对活细胞的损伤。这样虽然降低了对细胞的光损伤，但却大大降低了系统的分辨率，限制了其广泛的应用。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一个随机扫描的系统，旨在保证STED超分辨显微成像系统分辨率的基础上避免活体细胞遭受光损伤。
[0005]本实用新型是这样实现的，一种随机扫描的系统，包括色散预补偿单元、随机扫描单元和成像单元；
[0006]所述色散预补偿单元用于对入射光进行色散预补偿和光路调整后，垂直入射至所述随机扫描单元用以实现任意区域的扫描；
[0007]所述随机扫描单元，还用于收集进行任意区域扫描后产生的荧光信号，并对所述荧光信号进行处理后入射至所述成像单元进行成像。
[0008]进一步地，所述入射光包括STED损耗光和激发光。
[0009]进一步地，所述色散预补偿单元包括第一菱镜、第二菱镜、第一反光镜组、第二反光镜组；
[0010]所述STED损耗光经所述第一菱镜进行色散预补偿后入射至所述第一反光镜组，经所述第一反光镜组进行光路调整后垂直入射至所述随机扫描单元；
[0011 ]所述激发光经所述第二菱镜进行色散预补偿后入射至所述第二反光镜组，经所述第二反光镜组进行光路调整后垂直入射至所述随机扫描单元。
[0012]进一步地，所述第一菱镜和所述第二菱镜均在水平方向倾斜45°放置。
[0013]进一步地，所述随机扫描单元包括:
[0014]第一二维声光偏转器、与所述第一二维声光偏转器相连接的第一数据采集卡；
[0015]第二二维声光偏转器、与所述第二二维声光偏转器相连接的第二数据采集卡；
[0016]反光镜、第一双色镜、第二双色镜和物镜；
[0017]经色散预补偿后的STED损耗光垂直入射至所述第一二维声光偏转器，所述第一二维声光偏转器在所述第一数据采集卡的控制下对入射的STED损耗光进行光束调制和偏转，经调制和偏转后的STED损耗光通过所述反光镜反射改向后，经所述第一双色镜投射后入射至所述物镜；
[0018]经色散预补偿后的激发光垂直入射至所述第二二维声光偏转器，所述第二二维声光偏转器在所述第二数据采集卡的控制下对入射的激发光进行光束调制和偏转，经调制和偏转后的激发光经所述第二双色镜投射后入射至所述物镜；
[0019]所述物镜用于聚焦入射的激发光和STED损耗光入射至样品，从而激发样品产生超越衍射极限的荧光信号;还用于收集样品产生的荧光信号并照射至所述第二双色镜；
[0020]所述第二双色镜还用于透射所述荧光信号经所述第一双色镜反射后入射至所述成像单元。
[0021]进一步地，所述第一菱镜与所述第一二维声光偏转器之间的距离为35CM;所述第二菱镜与所述第二二维声光偏转器之间的距离为35CM。
[0022 ]进一步地，所述成像单元包括:分束镜、光电倍增管、图像传感器和成像模块；
[0023]所述分束镜用于将入射的荧光信号按照比例分成第一荧光信号和第二荧光信号；
[0024]所述第一荧光信号经所述光电倍增管进行放大后，传输至所述成像模块进行处理并成像；
[0025]所述第二荧光信号经所述图像传感器进行光路调整后，传输至所述成像模块进行实时显不O
[0026]进一步地，所述分束镜按照9:1的比例将所入射的荧光信号分成第一荧光信号和第二焚光信号。
[0027]本实用新型与现有技术相比，有益效果在于:本实用新型使用基于双声光偏转器的扫描技术，避免了振镜扫描的机械偏移，具有较高的扫描精度和较快的扫描速度，同时声光偏转器的扫描技术还可以实现快速感兴趣区域的选区并扫描成像，在保证分辨率不变的情况下大大降低了光损伤，而且在视场中的非感兴趣区域实现基本没有光损伤。
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型实施例提供的一种随机扫描系统的结构示意图。
[0029]图2是本实用新型实施例提供的一种随机扫描系统的具体结构示意图。
[0030]图3是AOD在中心频率时的衍射光斑图。
[0031]图4是两束光经过AOD后重叠的示意图。
[0032]图5是激发光经过AOD后形成4X4的点阵示意图。
[0033]图6是激发光和STED损耗光分别经过各自的AOD后形成4X 4点阵叠加的示意图。
[0034]图7是利用固定点阵坐标寻找两组AOD频率的方法，实现两束光点阵重合的示意图。
[0035]图8是利用两组二维AOD技术，实现STED超分辨任意寻址扫描的示意图。
[0036]图9利用AOD技术实现字母“A”STED超分辨扫描成像的示意图。
【具体实施方式】
[0037]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0038]目前常用的STED超分辨系统，采用的是点扫描，其成像的速度较慢，采用的扫描系统为振镜扫描，这种扫描方式需要对整个视场进行扫描成像，因此在活体STED超分辨显微成像实验过程中，整个视场内的细胞都会有光损伤。为了减小或去除不必要的光损伤，本申请实用新型了STED超分辨成像系统中基于双二维声光偏转器(Acousto-optic defector,A0D)的任意选区扫描技术，该扫描技术具有快速任意感兴趣区域选区扫描成像的优点，这样将在保证分辨率不变的情况下大大降低了光损伤，且在视场中的非感兴趣区域基本没有光损伤O
[0039]STED超分辨的基本思想是:利用受激辐射效应来减小有效荧光发光面积，一个典型的STED显微系统中需要两束光，一束为激发光，另一束为耗尽光。当激发光照射荧光样品，会使其衍射斑范围内的荧光分子被激发，其中的电子将会跃迀到激发态，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以受激辐射的方式回到基态，其它位于激光光斑中心的激发态电子由于没有受到耗尽光的影响，继续以自发辐射的形式向外发生荧光回到基态。由于在受激辐射和自发辐射过程中发出荧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心位置的荧光样品通过自发荧光的方式产生的。这样有效荧光的发光面积得以减小，从而提高了系统的空间分