一种纳米级三维量子热像仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微纳三维热成像技术领域，具体涉及一种纳米级三维量子热像仪。
【背景技术】
[0002]在生物学领域，作为新陈代谢的基本场所，细胞内的温度场能够反映各个组件的热力学特性和功能以及至整个生命现象的状态变化。通过研究细胞新陈代谢过程中热或温度的变化，可以进一步认识生命活动现象、变化规律以及影响因素。目前温度测量的方法有数十种，其中常见的有酒精温度计、热电偶温度计和红外线温度计等。在宏观尺度下，它们大都能取得较好的效果。然而，受细胞体积小、产热强度低等因素的影响，传统的测热技术却难以获得满意的结果。
[0003]量子点作为一种新颖的标记工具，其光热特性为人们提供了细胞测温的物理基础。然而，由于其体积小、荧光强度弱，量子点的高精度实时定位成了瓶颈。常见的共聚焦扫描显微镜、断层扫描显微镜虽然可以对量子点进行定位，但是都需要对样品扫描，在一些实时性要求较高的场合，它们并不适用。所以，至今许多研究都只是针对细胞整体的平均温度。目前，生物学家及医学家们在研究生命现象的道路上，受限于细胞层面的热分布的微纳级研究。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种纳米级三维量子热像仪，在满足精度和灵敏度的要求下，实现纳米级三维温度场的测量。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]—种纳米级三维量子热像仪，包括激光器I，在激光器I发出的激光光路上依次设置有载物台3、物镜4和半反半透镜5，载物台3上放置有含有若干量子点2的样品，激光器I发出激光照射在样品上，样品和量子点2经物镜4放大成像，再经半反半透镜5作用分成两路光路，一路为反射光路，一路为透射光路，
[0007]在半反半透镜5的反射光路上依次设置有第一滤波片6、第一透镜7、相位调制器8、第二透镜9、CCDlO，半反半透镜5的反射光经第一滤波片6过滤掉与激光器I发出的激光波长不一致的光，经半反半透镜5反射得到的像位于第一透镜7的前焦面，相位调制器8位于第一透镜7的后焦面，相位调制器8同时也位于第二透镜9的前焦面，相位调制器8与计算机14连接，CXDlO位于第二透镜9的后焦面，CXDlO与计算机14连接，
[0008]在半反半透镜5的透射光路上设置有反射镜11，在反射镜11的反射光路上设置有第二滤波片12和光谱测量仪13，第二滤波片12过滤掉与激光器I发出的激光波长相同的光，光谱测量仪13与计算机14连接。
[0009]所述的相位调制器8为固定相位板，或为透射式液晶相位调制器，或为反射式液晶相位调制器。
[0010]本发明的优点:将量子点2作为热探针，基于其光热特性，用光谱测量方法得到其环境温度，同时使用空间光调制方法实现量子点2的空间定位，一次成像即可对多个量子点2进行定位，极大地提高了定位速度。本发明将量子点2的定位和温度测量结合，实现了纳米级三维温度场测量。
【附图说明】
[0011 ]图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0013]参照图1，一种纳米级三维量子热像仪，包括激光器I，在激光器I发出的激光光路上依次设置有载物台3、物镜4和半反半透镜5，载物台3上放置有含有若干量子点2的样品，激光器I发出激光照射在样品上，样品和量子点2经物镜4放大成像，再经半反半透镜5作用分成两路光路，一路为反射光路，一路为透射光路，
[0014]在半反半透镜5的反射光路上依次设置有第一滤波片6、第一透镜7、相位调制器8、第二透镜9、CCDlO，半反半透镜5的反射光经第一滤波片6过滤掉与激光器I发出的激光波长不一致的光，经半反半透镜5反射得到的像位于第一透镜7的前焦面，相位调制器8位于第一透镜7的后焦面，相位调制器8同时也位于第二透镜9的前焦面，相位调制器8与计算机14连接，计算机14实时控制并改变相位调制器8的调制函数，从而控制量子点2的定位精度，CXDlO位于第二透镜9的后焦面，CXDlO与计算机14连接，实时传输采集数据，
[0015]在半反半透镜5的透射光路上设置有反射镜11，在反射镜11的反射光路上设置有第二滤波片12和光谱测量仪13，第二滤波片12过滤掉与激光器I发出的激光波长相同的光，反射镜11作用在于改变光路，使光能够进入光谱测量仪13，光谱测量仪13与计算机14连接，计算机14实时获取光谱数据，并根据量子点2的光热特性，计算出量子点2环境温度。
[0016]所述的相位调制器8为固定相位板，或为透射式液晶相位调制器，或为反射式液晶相位调制器。
[0017]本发明的工作原理为:
[0018]样品内的量子点2成像于第一透镜7的前焦面，第一透镜7对其进行傅里叶变换并成像于后焦面，通过计算机14控制相位调制器8的调制函数，被调制的光经第二透镜9成像于CXDlO上，通过相位调制器8的调制函数，能够将量子点2成像为两个亮斑，亮斑连线中心反映量子点2的横向位置，连线的角度反映量子点2沿激光器I发出的激光光轴方向的位置，量子点2的荧光经反射镜11、第二滤波片12后进入光谱测量仪13，光谱测量仪13测量每个量子点2的光谱，并返回给计算机14，计算机14根据量子点2的光热特性，计算出每个量子点2的环境温度，结合量子点2的空间位置，得到样品的三维温度分布。
【主权项】
1.一种纳米级三维量子热像仪，包括激光器(I)，其特征在于:在激光器(I)发出的激光光路上依次设置有载物台(3)、物镜(4)和半反半透镜(5)，载物台(3)上放置有含有若干量子点(2)的样品，激光器(I)发出激光照射在样品上，样品和量子点(2)经物镜(4)放大成像，再经半反半透镜(5)作用分成两路光路，一路为反射光路，一路为透射光路， 在半反半透镜(5)的反射光路上依次设置有第一滤波片(6)、第一透镜(7)、相位调制器(8)、第二透镜(9)、CCD(10)，半反半透镜(5)的反射光经第一滤波片(6)过滤掉与激光器(I)发出的激光波长不一致的光，经半反半透镜(5)反射得到的像位于第一透镜(7)的前焦面，相位调制器(8)位于第一透镜(7)的后焦面，相位调制器(8)同时也位于第二透镜(9)的前焦面，相位调制器⑶与计算机(14)连接，CCD(1)位于第二透镜(9)的后焦面，CCD(1)与计算机(14)连接， 在半反半透镜(5)的透射光路上设置有反射镜(11)，在反射镜(11)的反射光路上设置有第二滤波片(12)和光谱测量仪(13)，第二滤波片(12)过滤掉与激光器(I)发出的激光波长相同的光，光谱测量仪(13)与计算机(14)连接。2.根据权利要求1所述的一种纳米级三维量子热像仪，其特征在于:所述的相位调制器(8)为固定相位板，或为透射式液晶相位调制器，或为反射式液晶相位调制器。
【专利摘要】一种纳米级三维量子热像仪，包括激光器，在其光路上设置有放有含量子点样品的载物台，激光照射样品，经物镜放大成像，再经半反半透镜分成反射、透射光路，半反半透镜的反射光经第一滤波片过滤掉与激光器发出的激光波长不一致的光，经半反半透镜反射得到的像位于第一透镜的前焦面，相位调制器位于第一透镜的后焦面，相位调制器位于第二透镜的前焦面，CCD位于第二透镜的后焦面，相位调制器、CCD与计算机连接，在透射光路上设置有反射镜，在反射镜的反射光路上设置有第二滤波片和光谱测量仪，第二滤波片过滤掉与激光器发出的激光波长相同的光，光谱测量仪与计算机连接，将量子点的定位和温度测量结合，实现了纳米级三维温度场测量。
【IPC分类】G02B27/00, G02B21/36, G01J5/00
【公开号】CN105651394
【申请号】
【发明人】李本强, 宣劭文, 江新兵, 刘红忠, 洪军
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月18日