[发明专利]带有可枢转物镜支座的显微镜载物台

说明书

技术领域

本发明涉及具有台面板和可枢转物镜支座的显微镜载物台。

背景技术

近期，光学显微技术不断得到发展，基于对单个点状体特别是荧光分子的连续、随机的定位，可以对比传统光学显微镜的与衍射相关的分辨率极限要小的图像结构进行成像。这些技术描述在例如下述文件中：：WO2006/127692A2；DE 102006021317B3；WO 2007/128434A1；US2009/0134342A1；DE 102008024568A1；M.J.Rust，M.Bates，X.Zhuang在2006年第3期《自然方法》的793-796页中公开的“Sub-diffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy (STORM)”(《由随机光学重建显微术(STORM)进行亚衍射极限成像》)；Geisler C.等人在《应用物理A刊》88卷的223-226页(2007年)中公开的“Resolution of Lambda/10 in fluorescence microscopy using fast single molecule photo-switching”(《使用快速单分子影像转换在荧光显微术中λ/10的分辨率》)。这一显微术的新分支也被称为定位显微术。上述应用方法已可从文献中获知，例如其名称为(F)PALM((荧光)光敏定位显微术)，PALMIRA(自动探测型光敏定位显微术)，GSD(IM)[基态损耗(单分子折返)显微术]或者(F)STROM[(荧光)随机光学重建显微术]的技术。

这些新方法的共同特征在于待成像的结构事先经过标记物的处理，这些标记物具有可区分的两种状态，即“亮”态和“暗”态。例如，当用荧光染料作标记物时，亮态就是这些荧光染料能发出荧光的状态，暗态就是这些荧光染料不能发出荧光的状态。为了以超出光学成像系统的传统分辨率极限的分辨率成像图像结构，标记物的一个小的子集被反复转变成亮态，也就是所谓的受激发状态。在这种情况下，受激发的子集的选择要能够使处于亮态的相邻标记物的平均距离比光学成像系统的分辨率极限大。受激发子集的亮度信号被成像到空间分辨光探测器上，例如一种电荷耦合器件(CCD)摄像机。因此，探测每个标记物的光点，该光点的大小由光学成像系统的分辨率极限决定。

通过这种方式，可以俘获若干个原始数据的单帧，在每个单帧中对不同的受激发子集进行成像。然后，使用图像分析方法，在每个原始数据的单帧中，确定光点的矩心，其中光点代表处于亮态的那些标记物。在此之后，将由原始数据的单帧确定的光点矩心结合成为总代表图。由该总代表图产生出的高分辨率图像反映标记物的分布情况。为了代表性地再现待成像结构，必需探测足够的信号。然而，由于相应的受激发子集中的标记物数目受限于两个处于亮态的标记物的最小平均距离，为了完全地对该结构进行成像，必需俘获相当数量的原始数据的单帧。一般，原始数据的单帧的数目在10000至100000内。

俘获一个原始数据的单帧所需要的时间有一个下限，该下限由成像探测器的最大图像俘获速率预先决定。这使得俘获总代表图所需的系列原始数据的单帧的总的时间相对较长。由此，总俘获时间可以长达几个小时。

在这较长的总俘获时间内，待成像的样本可能会相对于光学成像系统发生移动。为了形成高分辨率的总图像，在确定矩心之后，将所有原始数据的单帧结合，而在对原始数据的单帧两次连续俘获期间，样本与光学成像系统之间的每次相对运动都会有害于总图像的空间分辨率。在很多情况下，这种相对运动是由该系统的系统性机械运动造成的，也被称为机械漂移。例如，热膨胀或者收缩、机械应变或者用在机械组件上的润滑剂均匀度的变化等都可以成为该运动产生的原因。

在前述的高分辨率技术中，尤为重要的是确保构成成像系统的物镜相对于置于台面板上的样本无漂移地定位。可以将物镜直接安装在台面板上，而不是像通常那样安装于物镜旋转台，实现这一要求。通过这种设计，物镜设置在背离样本的台面板下侧、处于在台面板中形成的通孔区域中，并通过该通孔对放置在台面板上侧的样本架中的样本成像。由于物镜直接安装于台面板，物镜与样本架的机械耦合路径相对较短，因此，很大程度上防止了在物镜与样本架之间产生机械漂移。