[发明专利]在体荧光光子信号增强收集器

说明书

本发明公开了一种在体荧光光子信号增强收集器，包括：物镜、同轴设置在物镜上的安装支架、设置在安装支架上的至少一个安装单元、设置在安装单元上的光纤束、第一PMT探测器、第二PMT探测器以及加法器；光纤束中的所有光纤的收集端汇聚于物镜的下端入口的外周，物镜的下端入口收集的荧光信号到达第一PMT探测器，光纤束中所有光纤的收集端收集的荧光信号到达第二PMT探测器，第一PMT探测器和第二PMT探测器输出的信号经过加法器相加后作为最终的荧光探测信号输出。本发明提供的一种在体荧光光子信号增强收集器，在不改变常规双光子显微镜结构的情况上，能够在很大程度上提高仅仅配置单个物镜的双光子显微镜系统的荧光收集效率。

技术领域

本发明涉及双光子显微成像技术领域，特别涉及一种在体荧光光子信号增强收集器。

背景技术

双光子成像技术是基于20世纪30年代就已经被提出的非线性光吸收原理，但是，只有20世纪80年代以后飞秒脉冲激光技术发展成熟后，才使得基于上述非线性光吸收原理的双光子激光扫描显微镜得以有效实现，双光子显微镜最早于1990年发展起来，近几十年来在生物医学研究中得到了广泛应用，特别是在神经科学家中备受欢迎，用于在体的神经功能研究。与其它荧光成像技术相比，在研究完整活脑神经活动方面，双光子成像具有独特优势，即在高散射和高密集荧光标记脑组织中，双光子成像以精确地、最小的背景信号干扰、逐像素地获取图像，无需进行反褶积或者其他复杂的数学重建，可直接获得接近衍射极限的光学分辨率。因此，双光子成像技术具有天然的层析成像能力、亚微米级别的空间分辨率和毫秒级别的实时性，其穿透深度可以达到近1毫米，成为当前动物在体神经活动信号研究的最佳方法之一。

在双光子显微镜中，普遍采用高数值孔径的物镜对飞秒激光激发生物组织产生的荧光信号进行收集，物镜的数值孔径越大对应的孔径角也就越大，从而对荧光信号的收集效率也越高。然而，在物镜焦点位置，飞秒脉冲激光激发产生的荧光信号是以激发点为中心向各个方向随机辐射(如图10所示，来自：Natur Biotechnology,21(11)：1369-1377，2003)，物镜仅仅收集到一部分荧光光子信号。特别是，对于深层脑区神经突触辐射的荧光信号，由于神经元突触本身尺寸远小于神经元胞体，且发出的荧光强度相当弱，因此，提高荧光信号收集效率是进一步提升双光子显微镜在脑科学研究中应用能力的有效策略，但现在缺少可靠的方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种在体荧光光子信号增强收集器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种在体荧光光子信号增强收集器，包括：物镜、同轴设置在所述物镜上的安装支架、设置在所述安装支架上的至少一个安装单元、设置在所述安装单元上的光纤束、第一PMT探测器、第二PMT探测器以及加法器；

所述光纤束中的所有光纤的收集端汇聚于所述物镜的下端入口的外周，所述物镜的下端入口收集的荧光信号到达所述第一PMT探测器，所述光纤束中所有光纤的收集端收集的荧光信号到达所述第二PMT探测器，所述第一PMT探测器和第二PMT探测器输出的信号经过所述加法器相加后作为最终的荧光探测信号输出。

优选的是，所述安装支架的中部开设有用于同轴设置所述物镜的物镜安装孔。

优选的是，所述安装单元包括倾斜开设在所述安装支架上且整体呈锥形分布在所述物镜孔外周的若干光纤安装孔，所述光纤配合固定在所述光纤安装孔内，且固定在同一个安装单元上的所有光纤的收集端以相同的倾斜角汇聚于所述物镜的下端入口的外周。

优选的是，所述光纤为多模光纤。

优选的是，所述光纤为塑料多模光纤或石英玻璃多模光纤。

优选的是，所述安装支架上还开设有用于安装电极的安装槽。

优选的是，所述物镜和第一PMT探测器之间还设置有第一耦合透镜。

优选的是，所述光纤束和第二PMT探测器之间还设置有第二耦合透镜。