[发明专利]一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统

说明书

本发明提供了一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统，用于生物医学和材料科学研究领域。一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统，包括CCD、激光、半透半反镜、物镜、微球透镜、样品池、样品以及移动平台，样品置于样品池中，微球透镜被光控制在样品表面附近；样品池置于移动平台上；CCD用于接收第一半透半反镜反射的光，并呈现出超分辨率图像。本发明采用微球透镜打破了光学显微镜的光学衍射极限，将光镊和微球透镜显微技术相融合，能对纳米级的样品进行实时成像。针对待观测的目标，可以先利用激光与物镜构成的光镊系统调节微球与样品距离使聚焦平面锁定待观测目标的位置，再利用位移台进行超分辩率动态观测和扫描成像。

技术领域

本发明涉及一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统，具体是利用激光和物镜构成的光镊系统控制微球透镜与样品之间的距离，利用三维位移平台的移动对样品进行光学超分辨率扫描成像，它可以实现对纳米结构的样本进的超分辨成像，可用于生物医学和材料科学等研究领域。

背景技术

受衍射极限的限制，传统光学显微镜的分辨率只能达到入射光波长的一半，而一些超分辨显微镜其制作工艺复杂、对成像有严格的要求。例如扫描电镜和透射电镜对样品有要求，且需在真空内对样品进行成像。不适用于观察活体生物样本，而扫描近场光学显微镜则要求光纤探针与样品表面十分接近才能进行成像，且成像的时间较长，实时观测不能被实现。本发明利用光的力效应对微球进行控制，实现了超分变率成像。将直径为微米或毫米的微球控制在样品表面，能显著提高传统光学显微镜的分辨能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以实现光学超分辨率成像的基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统。

本发明的技术方案：

一种基于光镊和微球透镜的光学超分辨率成像系统，包括CCD1、激光2、半透半反镜3、物镜4、微球透镜5、样品6、样品池7以及移动平台8，样品6置于样品池7中，微球透镜5被光镊控制在样品6表面附近；样品池7置于移动平台8上；CCD1用于接收第一半透半反镜3反射的光，并呈现出超分辨率图像。

将样品6固定于样品池7中，并通过调节激光2和物镜4所构成的光镊系统改变微球透镜5与样品6之间的距离；使激光2被半透半反镜3透射，再通过物镜4，最终经过微球透镜5聚焦到样品6的待观测平面上，通过位移平台8移动样品6到观测区域，样品6反射的光经微球透镜5，再通过物镜4经第一半透半反镜3反射最后被CCD1接收并呈现超分辨率图像。

所述的光控制采用的方式：激光2先透过第一半透半反镜3，再经过物镜4，直接控制微球透镜5。

所述的光学超分辨率成像系统还包括振镜9，振镜9位于半透半反镜3和物镜4之间。

所述的光学超分辨率成像系统第一半透半反镜3由二向色镜10替换，并在CCD1和第一半透半反镜3之间增加第二半透半反镜12，光源11经第二半透半反镜12进行传输。

所述的第一半透半反镜3与激光传输方向成45°夹角。

所述的第二半透半反镜12与光源传输方向成45°夹角。

所述的微球透镜5的直径为微米或毫米。

所述的物镜4的放大倍数不小于40倍。

本发明的有益效果：

本发明采用微球透镜打破了光学显微镜的光学衍射极限，将光镊和微球透镜显微技术相融合，能对纳米级的样品进行实时成像。

针对待观测的目标，可以先利用激光2与物镜4构成的光镊系统调节微球5与样品6距离使聚焦平面锁定待观测目标的位置，再利用位移台进行超分辩率动态观测和扫描成像。

在对样品进行实时成像时，无需额外对样品进行修饰。

附图说明