[发明专利]共聚焦显微系统中针孔轴向位置的调节方法

说明书

一种共聚焦显微系统中针孔位置的调节方法，利用相变材料的非线性吸收效应，通过检测透过率信号的极值点或者反射率信号的凹点来判断系统精确的焦点位置，然后根据此焦点位置快速精确的确定共聚焦显微系统中反射光探测模块中的针孔位置。本发明实现快速精确的确定共聚焦显微系统中针孔位置，可以达到纳米级别精度，且只需要一片镀膜材料，成本低廉。

技术领域

本发明涉及共聚焦显微系统技术领域，具体是一种基于相变材料的非线性吸收特性的中针孔位置的调试方法。

背景技术

激光共聚焦显微镜是二十世纪80年代发展起来的一项具有划时代的高科技产品，它在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置，利用计算机进行图像处理，将光学成像的分辨率提高了30％-40％，已经被广泛运用在了医学、生物化学、材料学等等领域。

传统光学显微镜是宽场成像，即利用物像关系实时的将样品一部分的图像反应在成像面上。激光共聚焦技术则是建立在扫描显微技术上的，扫描显微技术采用的是点扫描模式，它是将一束平行光束经过物镜聚焦到样品上，形成一个衍射极限大小的光斑，然后逐点扫描，利用探测器逐点接收返回光路中的反射信号，最后将信号转换成一幅图像。激光共聚焦技术与扫描显微技术最大的不同在于它在反射信号探测器前方设置了一个针孔，此针孔大小与物镜聚焦的衍射极限光斑相匹配，此针孔的设置不仅能够滤掉大部分杂散信号，而且由于位置大小与物镜匹配，可以实现高信噪比三维成像，因为针孔可以滤除来自聚焦点空间上下反射回来的杂散信号，这个功能使其广泛运用在了生物化学研究领域，最后，针孔的设置还能将横向分辨率调高30％-40％。

激光共聚焦技术功能强大，运用广泛，很多实验室会针对不同的需要自己搭建激光共聚焦显微系统，此时针孔轴向位置的调节成为装置搭建的最难点，因为只有当入射光严格平行，且聚焦在样品表面刚好是其衍射极限大小的时候，反射光才是严格的平行光，在反射光路中将反射光聚焦，然后调节针孔的轴向位置，让在针孔后方的探测器检测到的信号最强的时候，才是真正的共轭位置，成像效果才最好。然而实际操作时，很难保证入射光严格平行，更难保证入射光聚焦在样品表面刚好是焦点位置，从而无法让反射回来的光束严格平行，此时设置的针孔位置，虽然也按照探测器检测到信号最大的位置来判断，但实际上其不是真正理想的位置。所以调节针孔的轴向位置，首先要借助一些方法来准确判断样品焦点的位置。

现在比较常用的方法一是假定反射回来的光是平行光的前提下，根据针孔前方聚焦透镜的焦距来准确定位针孔轴向位置，但此方法对系统要求太过于理想化，难以让系统达到最优成像效果。另一种常用的方法是在针孔后方加一个光纤光源，让光纤光源发出的光经过反射光路中的聚集透镜后变成平行光，然后再经过光学系统聚集到焦面上，属于基于光路可逆的一种操作，但此操作主要是调节针孔轴向位置，让光纤光源在焦面上所成的像点最小，然后以此位置确定小孔的位置。但是检测像点的时候因为存在噪声，判断其为最小时存在很大误差，而且不能进行定量判断。