本發(fā)明雙變徑式橢球面反射鏡全內(nèi)反射熒光顯微成像裝置屬于光學顯微成像領域，在生命科學、物理化學和材料科學等研究領域具有廣泛應用。
背景技術：
隨著生命科學領域新機理的發(fā)現(xiàn)和材料科學領域新物質(zhì)的合成，光學顯微鏡得到了迅猛的發(fā)展，一些高精尖技術不斷得到了突破。生命科學中大量的事實證明：細胞的動力學特征是起源于單個蛋白質(zhì)分子的聚合和相互作用。為此，需要大力發(fā)展超分辨成像技術，從而在分子尺度上探測細胞各種生命活動的細節(jié)，進一步揭示生命活動的過程。目前，國際上公認的最具前途的單分子光學成像技術有全內(nèi)反射熒光顯微術、共聚焦熒光顯微術、全場相襯顯微術和近場光學掃描顯微術。
全內(nèi)反射熒光顯微術(totalinternalreflectionfluorescencemicroscopy，tirfm)，能夠?qū)蝹€的熒光分子直接地進行探測。在發(fā)生全內(nèi)反射時，限定在表面的一薄層范圍內(nèi)的樣品會受到倏逝波照明，熒光也僅在這一薄層范圍被激發(fā)，因此收集到的熒光圖像具有高的信噪比和對比度。棱鏡型tirf是早期的tirf成像方法。該方法利用棱鏡將照明光耦合到接觸面來實現(xiàn)全內(nèi)反射(tir)，棱鏡的幾何參數(shù)決定了最大入射角度。物鏡型tirf是另一種普及的顯微成像技術，它具有結構緊密、操作簡單等特點。倏逝波的激發(fā)深度由入射角等因素決定。在這種的方法中，大數(shù)值孔徑(na)的物鏡雖然能夠提供大角度照明，但入射角度的調(diào)節(jié)范圍仍然有限，因此激發(fā)深度也限制在一定的范圍內(nèi)。
半圓柱透鏡能夠改變?nèi)肷浣嵌葟亩刂萍ぐl(fā)深度，但是這種調(diào)整激發(fā)深度的方法自由度高，需要使用較多的精密光學器件，從而增加了光路的調(diào)整難度。另外，檢流計型反射鏡也用來實現(xiàn)入射角的改變。在這種方法中，最大入射角為65°左右，仍然小于最大的孔徑角。
技術實現(xiàn)要素：
在光學顯微技術領域和生物單分子成像領域中，針對全內(nèi)反射熒光成像裝置所面臨的激發(fā)深度調(diào)節(jié)問題，本發(fā)明設計了一種雙變徑式橢球面反射鏡全內(nèi)反射熒光顯微成像裝置。該裝置能夠通過移動遮擋片和調(diào)節(jié)光闌的方法，改變空心光錐頂角的大小，最終改變倏逝場的激發(fā)深度，擴展了熒光像的軸向信息，而遮擋片和光闌能夠?qū)崿F(xiàn)并行調(diào)節(jié)，增強了儀器的適用性，并且該裝置提供的0°～360°的環(huán)形照明光能夠?qū)崿F(xiàn)無陰影照明，從而減弱圖像中的干涉條紋，增加圖像的對比度，從而提高成像質(zhì)量。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
雙變徑式橢球面反射鏡全內(nèi)反射熒光顯微成像裝置，沿光線傳播方向依次設置激光器、透鏡a、遮擋片a、透鏡b、光闌、遮擋片b、透鏡c、透鏡d、平面反射鏡、照明物鏡、橢球面反射鏡、半球透鏡、玻璃臺、成像物鏡、濾光片、管鏡和ccd；所述透鏡a和透鏡b之間的距離等于透鏡a的焦距與透鏡b的焦距和；所述遮擋片a能夠沿光軸移動，所述光闌的內(nèi)徑大小能夠調(diào)整；所述透鏡c和透鏡d之間的距離等于透鏡c的焦距與透鏡d的焦距和；所述橢球面反射鏡的第二焦點與聚焦透鏡的焦點位置重合，橢球面反射鏡的第一焦點位于的玻璃臺上表面；所述半球透鏡的回轉(zhuǎn)軸與光軸重合，半球透鏡的球心位于玻璃臺的上表面，半球透鏡的上表面與玻璃臺的下表面貼合在一起；制作半球透鏡材料的折射率不大于制作玻璃臺材料的折射率；
從激光器發(fā)出的光束，依次經(jīng)過透鏡a、透鏡b、透鏡c和透鏡d透射，平面反射鏡反射，照明物鏡透射，橢球面反射鏡反射，會聚半球透鏡的球心處，照射到玻璃臺；入射到所述玻璃臺中的光線入射角大于能夠發(fā)生全反射的最小入射角；全反射產(chǎn)生的倏逝波對玻璃臺上表面覆蓋的樣品進行照明，信號光依次經(jīng)過成像物鏡、濾光片和管鏡透射，會聚到ccd表面成像。
上述雙變徑式橢球面反射鏡全內(nèi)反射熒光顯微成像裝置，所述遮擋片a包括中心鍍有圓形金屬膜的透明玻璃和設置在玻璃外圍的把持端，所述圓形金屬膜起遮擋作用，通過移動把持端，使圓形金屬膜沿光軸運動，實現(xiàn)遮擋片a沿光軸移動。
有益效果：
第一、在本發(fā)明中，移動遮擋片a和調(diào)節(jié)光闌能夠分別改變照明環(huán)形光束的內(nèi)徑和外徑，從而改變空心光錐頂角的大小，最終改變倏逝場的激發(fā)深度，擴展了熒光像的軸向信息，并且遮擋片和光闌能夠?qū)崿F(xiàn)并行調(diào)節(jié)，增強了儀器的適用性；
第二、在本發(fā)明中，橢球面反射鏡能夠?qū)θ我庹彰鹘嵌鹊墓饩€進行反射，產(chǎn)生照明方向0°～360°的照明光線，從而減少了單向照明引起的遮擋效應，實現(xiàn)了無陰影照明，這種方法能夠減弱相干光的干涉條紋，增加圖像的信噪比并且提高成像質(zhì)量。
附圖說明
圖1是本發(fā)明雙變徑式橢球面反射鏡全內(nèi)反射熒光顯微成像裝置的結構示意圖。
圖中：1激光器、2透鏡a、3遮擋片a、4透鏡b、5光闌、6遮擋片b、7透鏡c、8透鏡d、9平面反射鏡、10照明物鏡、11橢球面反射鏡、12半球透鏡、13玻璃臺、14成像物鏡、15濾光片、16管鏡、17ccd。
具體實施例
下面結合附圖對本發(fā)明具體實施例做進一步詳細說明。
本實施例雙變徑式橢球面反射鏡全內(nèi)反射熒光顯微成像裝置，結構示意圖如圖1所示。該顯微成像裝置雙變徑式橢球面反射鏡全內(nèi)反射熒光顯微成像裝置，沿光線傳播方向依次設置激光器1、透鏡a2、遮擋片a3、透鏡b4、光闌5、遮擋片b6、透鏡c7、透鏡d8、平面反射鏡9、照明物鏡10、橢球面反射鏡11、半球透鏡12、玻璃臺13、成像物鏡14、濾光片15、管鏡16和ccd17；所述透鏡a2和透鏡b4之間的距離等于透鏡a2的焦距與透鏡b4的焦距和；所述遮擋片a3能夠沿光軸移動，所述光闌5的內(nèi)徑大小能夠調(diào)整；所述透鏡c7和透鏡d8之間的距離等于透鏡c7的焦距與透鏡d8的焦距和；所述橢球面反射鏡11的第二焦點與聚焦透鏡10的焦點位置重合，橢球面反射鏡11的第一焦點位于的玻璃臺13上表面；所述半球透鏡12的回轉(zhuǎn)軸與光軸重合，半球透鏡12的球心位于玻璃臺13的上表面，半球透鏡12的上表面與玻璃臺13的下表面貼合在一起；制作半球透鏡12材料的折射率不大于制作玻璃臺13材料的折射率；
所述光闌5采用thorlabs公司生產(chǎn)的環(huán)驅(qū)動可變光闌sm1d12c，直接實現(xiàn)光闌5的內(nèi)徑大小能夠調(diào)整。
從激光器1發(fā)出的光束，依次經(jīng)過透鏡a2、透鏡b4、透鏡c7和透鏡d8透射，平面反射鏡9反射，照明物鏡10透射，橢球面反射鏡11反射，會聚半球透鏡12的球心處，照射到玻璃臺13；入射到所述玻璃臺13中的光線入射角大于能夠發(fā)生全反射的最小入射角；全反射產(chǎn)生的倏逝波對玻璃臺13上表面覆蓋的樣品進行照明，信號光依次經(jīng)過成像物鏡14、濾光片15和管鏡16透射，會聚到ccd17表面成像。