一種隨機(jī)掃描的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于顯微成像領(lǐng)域，尤其涉及一種針對STED超分辨顯微成像的隨機(jī)掃描系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自1994年德國科學(xué)家S.E.Hell首次提出受激發(fā)射損耗顯微(Stimulatedemiss1n deplet1n microscopy，STED)超分辨的概念后，超分辨顯微成像就一直備受關(guān)注，特別是2014年超分辨顯微成像獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)后，使超分辨成像的研究推向了高潮。STED、STORM和PALM是目前主要的幾種超越衍射極限的方法，STORM和PALM需要采集大量圖片后再進(jìn)行重建形成超分辨成像，因此成像速度非常慢，不太適應(yīng)于活體成像，而STED是利用光學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)超越衍射極限來形成超分辨成像的，因此是非常適合應(yīng)用活體細(xì)胞超分辨成像的，但是STED超分辨成像有個(gè)缺點(diǎn)那就是損耗光的強(qiáng)度較大，對活體細(xì)胞有一定的損傷。
[0003]為了推廣STED超分辨在活體細(xì)胞中的應(yīng)用，大家常用的方法是降低損耗光的強(qiáng)度來降低光對活細(xì)胞的損傷。這樣雖然降低了對細(xì)胞的光損傷，但卻大大降低了系統(tǒng)的分辨率，限制了其廣泛的應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一個(gè)隨機(jī)掃描的系統(tǒng)，旨在保證STED超分辨顯微成像系統(tǒng)分辨率的基礎(chǔ)上避免活體細(xì)胞遭受光損傷。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種隨機(jī)掃描的系統(tǒng)，包括色散預(yù)補(bǔ)償單元、隨機(jī)掃描單元和成像單元；
[0006]所述色散預(yù)補(bǔ)償單元用于對入射光進(jìn)行色散預(yù)補(bǔ)償和光路調(diào)整后，垂直入射至所述隨機(jī)掃描單元用以實(shí)現(xiàn)任意區(qū)域的掃描；
[0007]所述隨機(jī)掃描單元，還用于收集進(jìn)行任意區(qū)域掃描后產(chǎn)生的熒光信號(hào)，并對所述熒光信號(hào)進(jìn)行處理后入射至所述成像單元進(jìn)行成像。
[0008]進(jìn)一步地，所述入射光包括STED損耗光和激發(fā)光。
[0009]進(jìn)一步地，所述色散預(yù)補(bǔ)償單元包括第一菱鏡、第二菱鏡、第一反光鏡組、第二反光鏡組；
[0010]所述STED損耗光經(jīng)所述第一菱鏡進(jìn)行色散預(yù)補(bǔ)償后入射至所述第一反光鏡組，經(jīng)所述第一反光鏡組進(jìn)行光路調(diào)整后垂直入射至所述隨機(jī)掃描單元；
[0011 ]所述激發(fā)光經(jīng)所述第二菱鏡進(jìn)行色散預(yù)補(bǔ)償后入射至所述第二反光鏡組，經(jīng)所述第二反光鏡組進(jìn)行光路調(diào)整后垂直入射至所述隨機(jī)掃描單元。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一菱鏡和所述第二菱鏡均在水平方向傾斜45°放置。
[0013]進(jìn)一步地，所述隨機(jī)掃描單元包括:
[0014]第一二維聲光偏轉(zhuǎn)器、與所述第一二維聲光偏轉(zhuǎn)器相連接的第一數(shù)據(jù)采集卡；
[0015]第二二維聲光偏轉(zhuǎn)器、與所述第二二維聲光偏轉(zhuǎn)器相連接的第二數(shù)據(jù)采集卡；
[0016]反光鏡、第一雙色鏡、第二雙色鏡和物鏡；
[0017]經(jīng)色散預(yù)補(bǔ)償后的STED損耗光垂直入射至所述第一二維聲光偏轉(zhuǎn)器，所述第一二維聲光偏轉(zhuǎn)器在所述第一數(shù)據(jù)采集卡的控制下對入射的STED損耗光進(jìn)行光束調(diào)制和偏轉(zhuǎn)，經(jīng)調(diào)制和偏轉(zhuǎn)后的STED損耗光通過所述反光鏡反射改向后，經(jīng)所述第一雙色鏡投射后入射至所述物鏡；
[0018]經(jīng)色散預(yù)補(bǔ)償后的激發(fā)光垂直入射至所述第二二維聲光偏轉(zhuǎn)器，所述第二二維聲光偏轉(zhuǎn)器在所述第二數(shù)據(jù)采集卡的控制下對入射的激發(fā)光進(jìn)行光束調(diào)制和偏轉(zhuǎn)，經(jīng)調(diào)制和偏轉(zhuǎn)后的激發(fā)光經(jīng)所述第二雙色鏡投射后入射至所述物鏡；
[0019]所述物鏡用于聚焦入射的激發(fā)光和STED損耗光入射至樣品，從而激發(fā)樣品產(chǎn)生超越衍射極限的熒光信號(hào);還用于收集樣品產(chǎn)生的熒光信號(hào)并照射至所述第二雙色鏡；
[0020]所述第二雙色鏡還用于透射所述熒光信號(hào)經(jīng)所述第一雙色鏡反射后入射至所述成像單元。
[0021]進(jìn)一步地，所述第一菱鏡與所述第一二維聲光偏轉(zhuǎn)器之間的距離為35CM;所述第二菱鏡與所述第二二維聲光偏轉(zhuǎn)器之間的距離為35CM。
[0022 ]進(jìn)一步地，所述成像單元包括:分束鏡、光電倍增管、圖像傳感器和成像模塊；
[0023]所述分束鏡用于將入射的熒光信號(hào)按照比例分成第一熒光信號(hào)和第二熒光信號(hào)；
[0024]所述第一熒光信號(hào)經(jīng)所述光電倍增管進(jìn)行放大后，傳輸至所述成像模塊進(jìn)行處理并成像；
[0025]所述第二熒光信號(hào)經(jīng)所述圖像傳感器進(jìn)行光路調(diào)整后，傳輸至所述成像模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯不O
[0026]進(jìn)一步地，所述分束鏡按照9:1的比例將所入射的熒光信號(hào)分成第一熒光信號(hào)和第二焚光信號(hào)。
[0027]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:本實(shí)用新型使用基于雙聲光偏轉(zhuǎn)器的掃描技術(shù)，避免了振鏡掃描的機(jī)械偏移，具有較高的掃描精度和較快的掃描速度，同時(shí)聲光偏轉(zhuǎn)器的掃描技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)快速感興趣區(qū)域的選區(qū)并掃描成像，在保證分辨率不變的情況下大大降低了光損傷，而且在視場中的非感興趣區(qū)域?qū)崿F(xiàn)基本沒有光損傷。
【附圖說明】
[0028]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種隨機(jī)掃描系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種隨機(jī)掃描系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖3是AOD在中心頻率時(shí)的衍射光斑圖。
[0031]圖4是兩束光經(jīng)過AOD后重疊的示意圖。
[0032]圖5是激發(fā)光經(jīng)過AOD后形成4X4的點(diǎn)陣示意圖。
[0033]圖6是激發(fā)光和STED損耗光分別經(jīng)過各自的AOD后形成4X 4點(diǎn)陣疊加的示意圖。
[0034]圖7是利用固定點(diǎn)陣坐標(biāo)尋找兩組AOD頻率的方法，實(shí)現(xiàn)兩束光點(diǎn)陣重合的示意圖。
[0035]圖8是利用兩組二維AOD技術(shù)，實(shí)現(xiàn)STED超分辨任意尋址掃描的示意圖。
[0036]圖9利用AOD技術(shù)實(shí)現(xiàn)字母“A”STED超分辨掃描成像的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0038]目前常用的STED超分辨系統(tǒng)，采用的是點(diǎn)掃描，其成像的速度較慢，采用的掃描系統(tǒng)為振鏡掃描，這種掃描方式需要對整個(gè)視場進(jìn)行掃描成像，因此在活體STED超分辨顯微成像實(shí)驗(yàn)過程中，整個(gè)視場內(nèi)的細(xì)胞都會(huì)有光損傷。為了減小或去除不必要的光損傷，本申請實(shí)用新型了STED超分辨成像系統(tǒng)中基于雙二維聲光偏轉(zhuǎn)器(Acousto-optic defector,A0D)的任意選區(qū)掃描技術(shù)，該掃描技術(shù)具有快速任意感興趣區(qū)域選區(qū)掃描成像的優(yōu)點(diǎn)，這樣將在保證分辨率不變的情況下大大降低了光損傷，且在視場中的非感興趣區(qū)域基本沒有光損傷O
[0039]STED超分辨的基本思想是:利用受激輻射效應(yīng)來減小有效熒光發(fā)光面積，一個(gè)典型的STED顯微系統(tǒng)中需要兩束光，一束為激發(fā)光，另一束為耗盡光。當(dāng)激發(fā)光照射熒光樣品，會(huì)使其衍射斑范圍內(nèi)的熒光分子被激發(fā)，其中的電子將會(huì)躍迀到激發(fā)態(tài)，然后再將圓環(huán)形的耗盡光疊加在激發(fā)光上，耗盡光使得處于重疊部分激發(fā)態(tài)的電子以受激輻射的方式回到基態(tài)，其它位于激光光斑中心的激發(fā)態(tài)電子由于沒有受到耗盡光的影響，繼續(xù)以自發(fā)輻射的形式向外發(fā)生熒光回到基態(tài)。由于在受激輻射和自發(fā)輻射過程中發(fā)出熒光的方向和波長不同，因此經(jīng)過過濾后被探測器所接受到的光子均是由位于激發(fā)光光斑中心位置的熒光樣品通過自發(fā)熒光的方式產(chǎn)生的。這樣有效熒光的發(fā)光面積得以減小，從而提高了系統(tǒng)的空間分