[发明专利]多量级光谱纳米显微镜

权利要求书

1.一种用于非侵入式地追踪样本中的粒子的系统，包括：

2光子或者共焦激光扫描显微镜(LSM)，被配置为对所述样本进行扫描；

粒子保持设备，具有耦接至所述粒子保持设备的所述粒子，所述粒子保持设备耦接至具有X-Y位置控制和Z位置控制的载物台；以及

追踪模块，具有追踪激发激光器；X-Y辐射聚集部件，被配置为在X-Y方向上检测所述粒子的偏差；以及Z辐射聚集部件，被配置为在Z方向上检测所述粒子的偏差；

处理器，耦接至所述X-Y辐射聚集部件和所述Z辐射聚集部件，所述处理器生成被配置为驱动所述载物台的X-Y位置控制和Z位置控制以追踪所述粒子的移动的控制信号。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：同步模块，被配置为接收当前LSM扫描镜位置和LSM检测器读出，并且使所述当前LSM扫描镜位置和所述LSM检测器读出与当前载物台位置同步以生成标记有载物台位置的LSM像素；以及处理模块，被配置为使用所述标记有载物台位置的LSM像素生成显示所述粒子的3D轨迹的3D图像。

3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括同步模块，所述同步模块被配置为接收当前LSM扫描镜位置和LSM检测器读出，并且使所述当前LSM扫描镜位置和所述LSM检测器读出与当前载物台位置同步以生成标记有载物台位置的LSM像素。

4.根据权利要求2所述的系统，进一步包括像素至体素转换模块，所述像素至体素转换模块被配置为基于LSM系统的已知放大倍率(实际空间像素大小)以及在对所述样本进行扫描期间的各个时间点的压电载物台位置将来自所述LSM系统的各个检测器读出(像素)从实验帧转换成样本帧中的三维体素。

5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括插值模块，所述插值模块被配置为生成包括平均过采样体素和插值未采样体素的插值数据。

6.根据权利要求5所述的系统，进一步包括平滑化模块，所述平滑化模块被配置为使所述插值数据平滑。

7.根据权利要求5所述的系统，进一步包括图像生成模块，所述图像生成模块被配置为基于所述插值数据生成显示所述粒子的移动的3D图像。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述追踪激发激光器被安装为平行于光学台平面，并且所述X-Y辐射聚集部件相对于所述光学台平面被垂直安装。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，各个所述X-Y辐射聚集部件具有被配置为将来自所述光学台平面的光反射至垂直方向的反射镜。

10.根据权利要求8所述的系统，进一步包括垂直安装面，所述垂直安装面具有安装在一侧的X辐射聚集部件和安装在相对侧的Y辐射聚集部件。

11.一种用于非侵入式地追踪样本中的粒子的方法，包括：

设置被配置为对所述样本进行扫描的2光子或者共焦激光扫描显微镜(LSM)；

设置粒子保持设备，所述粒子保持设备具有耦接至所述粒子保持设备的所述粒子，所述粒子保持设备耦接至具有X-Y位置控制和Z位置控制的载物台；

生成追踪激发激光束并且在X-Y方向和Z方向上检测所述粒子的偏差；以及

生成控制信号，所述控制信号被配置为驱动所述载物台的X-Y位置控制和Z位置控制以追踪所述粒子的移动。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：接收当前LSM扫描镜位置和LSM检测器读出并且使所述当前LSM扫描镜位置和所述LSM检测器读出与当前载物台位置同步，以生成标记有载物台位置的LSM像素；以及使用所述标记有载物台位置的LSM像素生成显示所述粒子的3D轨迹的3D图像。

13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：接收当前LSM扫描镜位置和LSM检测器读出并且使所述当前LSM扫描镜位置和所述LSM检测器读出与当前载物台位置同步，以生成标记有载物台位置的LSM像素。

14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括基于LSM系统的已知放大倍率(实际空间像素大小)以及在对所述样本进行扫描期间的各个时间点的压电载物台位置将来自所述LSM系统的各个检测器读出(像素)的实验帧转换成样本帧中的三维体素。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括生成包括平均过采样体素和插值未采样体素的插值数据。