聲光光譜成像顯微系統的製作方法

2023-10-07 18:39:24 2

專利名稱：聲光光譜成像顯微系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種聲光光譜成像顯微系統，當光譜範圍在可見和近紅外波段時，可進行微區的光譜圖像採集，同時獲取待測樣本的形貌特徵和光譜特性。應用領域包括生命科學、納米材料、法醫學等。
背景技術：
隨著人們對顯微探測技術的要求進一步提高，傳統顯微技術遇到了技術瓶頸當光源為白光時，白光中不同波長的光線穿過透鏡，由於折射率的不同，使光線所成的像不能集中於一點，而呈現帶有彩色邊緣的光環，即產生色差，並降低透鏡成像的清晰度；而採用單色光源或加濾光片時，則不能體現物質的光譜特性。這就給顯微系統在某些場合的應用受到限制。聲光光譜成像顯微系統是將顯微影像技術和光譜探測技術結合起來的光學儀器，可以拍攝微觀目標的光譜圖像信息，是顯微探測技術的一項重大創新，是人類觀測與認識微觀世界的又一有力手段。基於AOTF的聲光光譜成像顯微系統具有結構簡單、光譜轉換快。無移動部件，可靠性高等優點。本發明之聲光光譜成像顯微系統主要由可變倍率光學顯微部分、高解析度CXD成像部分、聲光可調分光部分和計算機控制與管理系統組成。本發明利用聲光可調濾波器作為分光部分的核心元件，根據聲光相互作用原理，依靠超聲波頻率的變化對透射光波長進行選擇，其中對聲光可調濾波器的研究已經成熟。本發明中AOTF將光源光譜分為單色光，並由分光器(11)分成兩束一束作為透射樣品成像的照明光源，通過聚光鏡(9)和載物臺(8)入射到蓋玻片上的待測物體，其透射光束經分光鏡C3)入射到高解析度CCD(I)上，進行圖像採集。改變超聲波頻率，光波長也相應的改變，實現了物體透射光譜圖像的掃描。另一束作為反射樣品成像的照明光源，當待測物體為非透明物體(如金屬)時，該光束入射到待測物體上，其反射光經分光鏡C3)入射到高解析度CCD上。CCD將採集到的單色光譜信號轉化為電信號，並輸入到計算機中保存。上述過程與經典的光學顯微鏡非常類似，該部分技術是可以實現的。綜上所述，該發明所涉及的技術(如信息管理系統、超聲控制系統、圖像採集系統、分光系統和系統搭建)已經成熟，該發明是可以實現的。


附圖1是聲光光譜成像顯微系統的結構示意圖；附圖2是AOTF的結構示意圖；附圖3是聲光光譜成像顯微系統的工作流程圖；附圖4是500nm和700nm兩種波長下一塊血跡的光譜圖像。
具體實施例方式以測量血液紅細胞塗片的光譜圖像來給出
具體實施例方式
第一步實驗準備，先打開光源，預熱，再檢查其他部分是否工作正常；第二步選定待測目標——一塊血跡置於載物臺上；第三步啟動計算機，打開控制與管理軟體；第四步選擇適當放大倍數的物鏡，用肉眼觀察待測目標，至待測目標成像清晰；第五步利用計算機輸出與所需波長對應的超聲波頻率，由AOTF進行分光；第六步通過目鏡觀察待測目標，若圖像清晰，用高解析度C⑶進行圖像採集，並由計算機進行圖像分析、處理；若圖像模糊，則調整焦距，重新觀察，直到圖像清晰再對其採集、分析和處理。
權利要求
1.一種聲光光譜成像顯微系統，其特徵在於主要由可變倍率光學顯微部分、高解析度CCD成像部分、聲光可調分光部分和計算機控制與管理系統四部分組成。該聲光光譜成像顯微系統以光學顯微鏡為基礎，加入AOTF作為分光環節，將照明光分為不同波長進行掃描，從而實現顯微譜圖攝取。
2.根據權利要求1所述的可變倍率光學顯微部分，其特徵在於由目鏡( 、物鏡(6)、 載物臺(8)、聚光鏡(9)、反光鏡(10)和分光器(3)組成。系統的放大倍數為100-1000倍。
3.根據權利要求1所述的高解析度CCD成像部分，其特徵在於所用的面陣探測器的探測光譜範圍為400nm lOOOnm，與本發明設定的光譜相機的光譜範圍相符。其圖像解析度須大於1600HX1280V。
4.根據權利要求1所述的聲光可調分光部分，其特徵在於採用TeO2作為分光晶體，壓電換能器在TeA晶體的一端提供超聲波，TeO2晶體的另一端添加泡沫狀的吸聲體，使超聲波在晶體中以行波的形式傳播。
5.根據權利要求4所述的TeO2分光晶體，其特徵在於調節加在晶體上的超聲波頻率， 相應的入射光波長被衍射成士 1級衍射光，透射的零級光和+1級衍射光的總能量用擋光板 (12)吸收，減小對-1級衍射光(13)的幹擾，並將-1級衍射光由分光器(11)分為兩束，一束用於透射樣品成像，一束用於反射樣品成像。
6.根據權利要求4所述的壓電換能器，其特徵在於輸入超聲波頻率範圍為20MHz 500MHz，加載在Teh晶體上，對應的透射光譜範圍為0. 4 μ m 1 μ m。
7.根據權利要求1所述的計算機控制與管理系統，其特徵在於輸出與所需波長對應的超聲波頻率，作用於壓電換能器，以及控制高解析度CCD成像部分，採集顯微光譜圖像。
全文摘要
本發明涉及一種聲光光譜顯微成像系統，可實現在可見光以及近紅外波段攝取生物樣本、化學樣品、金屬結構等微小樣品的高解析度光譜圖像，為樣品的形貌和性質的分析奠定基礎。本發明其特徵在於，將光學顯微成像技術與聲光調製分光技術有機結合起來，聲光可調濾波器(AOTF)是實現光譜檢測的核心分光元件，利用超聲波在聲光晶體中傳播時形成體光柵結構，對入射光進行布拉格衍射，從而達到分光效果。並且其超聲波頻率與衍射光波長一一對應，改變超聲波頻率即可連續掃描光譜。聲光光譜成像顯微系統具有體積小、重量輕、全固態、無移動部件、抗震性能好、環境適應能力強等特點，從而可以在生命科學、納米材料、法醫學等領域獲得廣泛的應用。
文檔編號G01N21/27GK102226756SQ20111007950
公開日2011年10月26日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者任玉, 張喜和, 張宇, 蔡紅星, 譚勇, 鄭峰, 郭沫然, 韓影 申請人:長春理工大學