[发明专利]一种基于微瓶透镜的超分辨成像系统及成像方法

说明书

本申请提供的基于微瓶透镜的超分辨成像系统，包括微瓶透镜模块、位置控制模块及光学显微镜，所述微瓶透镜模块包括微瓶透镜，所述位置控制模块可控制所述微瓶透镜转动，所述光学显微镜的载物台上安装有待成像的亚衍射极限尺度样品，所述微瓶透镜设置于样品的上方，利用所述微瓶透镜和所述光学显微镜可以对所述待成像的亚衍射极限尺度样品进行超分辨成像。本申请提供的超分辨成像系统，利用电介质微瓶透镜，结合常规的光学显微镜，能够对低于衍射极限尺度的样品实现非接触、无损、无污染的成像。另外，本申请还提供了基于微瓶透镜的超分辨成像方法。

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，特别涉及一种基于微瓶透镜的超分辨成像系统及成像方法。

背景技术

在探索、发现和认识自然的过程中，光学成像技术发挥着重要的作用。具有突破衍射极限能力的超分辨光学成像技术，能将科学活动的触角深入到“纳”观尺度，从而可以更加准确地认识、理解和揭示宏观物体的微观信息。微粒透镜辅助的超分辨光学成像技术是近年来新兴的一个研究领域，它是通过常规光学显微镜与微粒透镜的结合来实现超分辨成像的，具有非标记、宽场照射、价格低廉、成像速度快、器件结构简单和无需额外样品制备等特点和优势。迄今为止，微粒透镜辅助的超分辨光学成像技术已经被物理、化学、电子、材料、生物和医学等多个学科领域里的科学家们所研究和应用，并取得了许多可喜的成果，成为推动无标、宽场、非侵入和快速高超分辨成像乃至众多其他学科发展的重要动力。

新加坡数据存储研究院的Krivitsky等人利用吸附在微量移液管尖端的二氧化硅微球进行移动的超分辨成像(L.A.Krivitsky,J.J.Wang,Z.Wang,B.Luk’yanchuk,“Locomotion of microspheres for super-resolution imaging,”Sci.Rep.2013,3,3501)；苏州大学的陈涛教授将微球黏附于微机器人探针，在液体浸没环境下操纵微球进行扫描成像(T.Chen,K.Meng,Z.Yang,H.Liu,S.Gao,Y.Zhang,L.Sun,“Scanning liquid-immersed microsphere optical superresolution imaging based on microroboticsmanipulation,”IEEE Trans.Nanotechnol.2018,17(4),860-864)；中国科学院沈阳自动化研究所的刘连庆研究员运用原子力显微镜的原理，将微球附着在AFM尖端，获得了特定模式下的高精度扫描成像(F.Wang,L.Liu,H.Yu,Y.Wen,P.Yu,Z.Liu,Y.Wang,W.J.Li,“Scanningsuperlens microscopy for non-invasive large field-of-view visible lightnanoscale imaging,”Nat.Commun.2016,7,13748)。

现有微粒透镜辅助的超分辨成像技术，所使用的是球、柱类型的微粒透镜，这类微粒透镜在光照下形成的紧聚焦光束焦距小、工作距离短，成像时容易与样品发生接触或摩擦，造成扫描成像困难和对样品的污染或损伤，操作过程也变得相对缓慢和不易控制。

发明内容

鉴于此，有必要针对现有技术中存在缺陷提供一种可实现对亚衍射极限尺度物体非接触、无损、无污染的基于微瓶透镜的超分辨成像系统及成像方法。

为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：

本申请提供了一种基于微瓶透镜的超分辨成像系统，包括：微瓶透镜模块、位置控制模块及光学显微镜，所述微瓶透镜模块包括微瓶透镜，所述微瓶透镜包括微光纤以及包覆所述微光纤设置的聚合物液体膜，所述位置控制模块可控制所述微瓶透镜转动，所述光学显微镜的载物台上安装有待成像的亚衍射极限尺度样品，所述微瓶透镜设置于所述待成像的亚衍射极限尺度样品的上方，利用所述微瓶透镜和所述光学显微镜可以对所述待成像的亚衍射极限尺度样品进行超分辨成像。

在其中一些实施例中，所述微瓶透镜模块还包括光纤柄，所述光纤柄的两端分别连接于所述微瓶透镜及所述位置控制模块。