專利名稱：聲光光譜成像顯微系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲光光譜成像顯微系統(tǒng)，當(dāng)光譜范圍在可見和近紅外波段時，可進(jìn)行微區(qū)的光譜圖像采集，同時獲取待測樣本的形貌特征和光譜特性。應(yīng)用領(lǐng)域包括生命科學(xué)、納米材料、法醫(yī)學(xué)等。
背景技術(shù)：
隨著人們對顯微探測技術(shù)的要求進(jìn)一步提高，傳統(tǒng)顯微技術(shù)遇到了技術(shù)瓶頸當(dāng)光源為白光時，白光中不同波長的光線穿過透鏡，由于折射率的不同，使光線所成的像不能集中于一點，而呈現(xiàn)帶有彩色邊緣的光環(huán)，即產(chǎn)生色差，并降低透鏡成像的清晰度；而采用單色光源或加濾光片時，則不能體現(xiàn)物質(zhì)的光譜特性。這就給顯微系統(tǒng)在某些場合的應(yīng)用受到限制。聲光光譜成像顯微系統(tǒng)是將顯微影像技術(shù)和光譜探測技術(shù)結(jié)合起來的光學(xué)儀器，可以拍攝微觀目標(biāo)的光譜圖像信息，是顯微探測技術(shù)的一項重大創(chuàng)新，是人類觀測與認(rèn)識微觀世界的又一有力手段?；贏OTF的聲光光譜成像顯微系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、光譜轉(zhuǎn)換快。無移動部件，可靠性高等優(yōu)點。本發(fā)明之聲光光譜成像顯微系統(tǒng)主要由可變倍率光學(xué)顯微部分、高分辨率CXD成像部分、聲光可調(diào)分光部分和計算機控制與管理系統(tǒng)組成。本發(fā)明利用聲光可調(diào)濾波器作為分光部分的核心元件，根據(jù)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(jìn)行選擇，其中對聲光可調(diào)濾波器的研究已經(jīng)成熟。本發(fā)明中AOTF將光源光譜分為單色光，并由分光器(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(jīng)分光鏡C3)入射到高分辨率CCD(I)上，進(jìn)行圖像采集。改變超聲波頻率，光波長也相應(yīng)的改變，實現(xiàn)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(dāng)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(jīng)分光鏡C3)入射到高分辨率CCD上。CCD將采集到的單色光譜信號轉(zhuǎn)化為電信號，并輸入到計算機中保存。上述過程與經(jīng)典的光學(xué)顯微鏡非常類似，該部分技術(shù)是可以實現(xiàn)的。綜上所述，該發(fā)明所涉及的技術(shù)(如信息管理系統(tǒng)、超聲控制系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、分光系統(tǒng)和系統(tǒng)搭建)已經(jīng)成熟，該發(fā)明是可以實現(xiàn)的。


附圖1是聲光光譜成像顯微系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是AOTF的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是聲光光譜成像顯微系統(tǒng)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(xì)胞涂片的光譜圖像來給出
具體實施例方式
第一步實驗準(zhǔn)備，先打開光源，預(yù)熱，再檢查其他部分是否工作正常；第二步選定待測目標(biāo)——一塊血跡置于載物臺上；第三步啟動計算機，打開控制與管理軟件；第四步選擇適當(dāng)放大倍數(shù)的物鏡，用肉眼觀察待測目標(biāo)，至待測目標(biāo)成像清晰；第五步利用計算機輸出與所需波長對應(yīng)的超聲波頻率，由AOTF進(jìn)行分光；第六步通過目鏡觀察待測目標(biāo)，若圖像清晰，用高分辨率C⑶進(jìn)行圖像采集，并由計算機進(jìn)行圖像分析、處理；若圖像模糊，則調(diào)整焦距，重新觀察，直到圖像清晰再對其采集、分析和處理。
權(quán)利要求
1.一種聲光光譜成像顯微系統(tǒng)，其特征在于主要由可變倍率光學(xué)顯微部分、高分辨率CCD成像部分、聲光可調(diào)分光部分和計算機控制與管理系統(tǒng)四部分組成。該聲光光譜成像顯微系統(tǒng)以光學(xué)顯微鏡為基礎(chǔ)，加入AOTF作為分光環(huán)節(jié)，將照明光分為不同波長進(jìn)行掃描，從而實現(xiàn)顯微譜圖攝取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變倍率光學(xué)顯微部分，其特征在于由目鏡( 、物鏡(6)、 載物臺(8)、聚光鏡(9)、反光鏡(10)和分光器(3)組成。系統(tǒng)的放大倍數(shù)為100-1000倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率CCD成像部分，其特征在于所用的面陣探測器的探測光譜范圍為400nm lOOOnm，與本發(fā)明設(shè)定的光譜相機的光譜范圍相符。其圖像分辨率須大于1600HX1280V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲光可調(diào)分光部分，其特征在于采用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(jù)權(quán)利要求4所述的TeO2分光晶體，其特征在于調(diào)節(jié)加在晶體上的超聲波頻率， 相應(yīng)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)的干擾，并將-1級衍射光由分光器(11)分為兩束，一束用于透射樣品成像，一束用于反射樣品成像。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電換能器，其特征在于輸入超聲波頻率范圍為20MHz 500MHz，加載在Teh晶體上，對應(yīng)的透射光譜范圍為0. 4 μ m 1 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機控制與管理系統(tǒng)，其特征在于輸出與所需波長對應(yīng)的超聲波頻率，作用于壓電換能器，以及控制高分辨率CCD成像部分，采集顯微光譜圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聲光光譜顯微成像系統(tǒng)，可實現(xiàn)在可見光以及近紅外波段攝取生物樣本、化學(xué)樣品、金屬結(jié)構(gòu)等微小樣品的高分辨率光譜圖像，為樣品的形貌和性質(zhì)的分析奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明其特征在于，將光學(xué)顯微成像技術(shù)與聲光調(diào)制分光技術(shù)有機結(jié)合起來，聲光可調(diào)濾波器(AOTF)是實現(xiàn)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(jié)構(gòu)，對入射光進(jìn)行布拉格衍射，從而達(dá)到分光效果。并且其超聲波頻率與衍射光波長一一對應(yīng)，改變超聲波頻率即可連續(xù)掃描光譜。聲光光譜成像顯微系統(tǒng)具有體積小、重量輕、全固態(tài)、無移動部件、抗震性能好、環(huán)境適應(yīng)能力強等特點，從而可以在生命科學(xué)、納米材料、法醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)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(xué)