一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯合的光譜顯微成像系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及儀器和設備領域，具體地說，是涉及一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯合的光譜顯微成像系統。
【背景技術】
[0002]熒光又作“螢光”，是一種光致冷發光現象。當某種常溫物質經某種波長的入射光(通常是紫外線或X射線)照射，吸收光能后進入激發態，并且立即退激發并發出出射光(通常波長比入射光的的波長長，在可見光波段)；而且一旦停止入射光，發光現象也隨之立即消失。具有這種性質的出射光就被稱之為熒光。
[0003]熒光顯微鏡是以紫外線為光源，用以照射被檢物體，使之發出熒光，然后在顯微鏡下觀察物體的形狀及其所在位置。熒光顯微鏡用于研究細胞內物質的吸收、運輸、化學物質的分布及定位等。細胞中有些物質，如葉綠素等，受紫外線照射后可發熒光；另有一些物質本身雖不能發熒光，但如果用熒光染料或熒光抗體染色后，經紫外線照射亦可發熒光，熒光顯微鏡就是對這類物質進行定性和定量研究的工具之一。
[0004]熒光光譜儀又稱熒光分光光度計，是一種定性、定量分析的儀器。通過熒光光譜儀的檢測，可以獲得物質的激發光譜、發射光譜、量子產率、熒光強度、熒光壽命、斯托克斯位移、熒光偏振與去偏振特性，以及熒光的淬滅方面的信息。光纖技術的發展，使待測物脫離了固定樣品池的限制。微型光纖光譜儀具有內部結構緊湊、無移動部件、波長范圍寬、測量速度快、價格低的特點。
[0005]目前在顯微應用中，尚無直接對觀察樣品即出觀察圖像又能直接提供物質光譜信息的方法，而是需要先在顯微鏡下進行樣品觀察，再把樣品轉移到獨立的光譜分析儀中進行成分、含量等分析，這樣的操作不同步，會造成樣品在轉移過程中的變化而帶來的不確定性。同時，在細胞生物、生物物理和材料科學領域，重要變化經常會發生在時間和空間的微小尺度里，而單純的熒光光譜儀無法實現在微區的原位觀察。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯合的光譜顯微成像系統。
[0007]本實用新型公開了一種應用于細胞生物、生物物理和材料科學領域的光譜顯微成像系統，特點是熒光顯微鏡實時成像系統與光纖光譜成像系統的搭建，利用熒光顯微鏡的C-mount接口與光纖導管通過光纖耦合器相連，在實現高分辨熒光成像的同時進行多光譜的采集。本實用新型的另一特點是在熒光顯微鏡的激發光區，配置孔徑光闌，調節光信號，可以實現在微區高分辨地成像。本實用新型既能實現高速成像與實時捕獲熒光信號，對捕獲的圖像信息進行多光譜分析，將熒光顯微鏡快速、實時、原位的優點與光譜儀高精度、定量、多功能的優點相結合，該系統適用于細胞、基因或蛋白芯片、分子病理切片、植物切片等研究領域。此外，該系統對材料學，化學和物理學等需要微區熒光測試分析的研究工作也具有重要的應用前景。
[0008]本實用新型的技術方案為:
[0009]一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯合的光譜顯微成像系統，其特征在于，包括熒光顯微鏡、光纖光譜儀、光纖導管和一用于將輸入光匯聚到該光纖導管內的光纖耦合器;其中，所述熒光顯微鏡的C-mount接口通過該光纖耦合器與所述光纖導管一端連接，該光纖導管另一端與所述光纖光譜儀的信號輸入端連接。
[0010]進一步的，所述熒光顯微鏡的激發光區配置一用于調節激發光照射范圍的孔徑光闌。
[0011]進一步的，所述光纖耦合器包括一透鏡組合和一光纖導管接口；該光纖導管接口位于所述光纖耦合器后端，該光纖導管接口用于接入該光纖導管;所述透鏡組合位于所述光纖耦合器的前端，用于將輸入光匯聚到接入該光纖導管接口的光纖導管。
[0012]進一步的，所述光纖耦合器為圓筒狀光纖耦合器。
[0013]進一步的，所述透鏡組合包括沿輸入光入射方向依次排列的一凸透鏡和一凹透
Ho
[0014]進一步的，所述熒光顯微鏡為倒置熒光顯微鏡。
[0015]與現有技術相比，本實用新型的有益效果:
[0016]本系統通過光纖耦合器大大提高了熒光進入光纖導管的收集能力，從而提高了收集信號強度；同時通過增設孔徑光闌，使得在不影響激發光強度的前提下進行選區激發，實現了對樣品的微區熒光觀測，提高了熒光信號收集強度;本系統能在熒光顯微鏡觀察標本的高分辨熒光圖像和對其進行拍照的同時，導出熒光信號并通過光纖導管實時地送入光纖光譜儀進行熒光光譜分析，為試驗研究和其他檢驗工作帶來了極大的便利性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的整體結構圖；
[0018]圖2為本實用新型的側視圖；
[0019]圖3為光纖耦合器結構圖；
[0020]圖4為孔徑光闌結構圖；
[0021 ]圖5為藍光熒光納米粒顯微成像與原位光譜；
[0022](a)大視野藍光納米粒熒光圖像；(b)選區激發單一納米粒熒光圖像；(C)藍光熒光粉熒光納米粒光譜圖；
[0023]圖6為紅光熒光納米粒顯微成像與原位光譜；
[0024](a)大視野紅光納米粒熒光圖像；(b)選區激發單一納米粒熒光圖像；(C)紅光熒光粉熒光納米粒光譜圖；
[0025]其中，1-熒光顯微鏡，2-光纖光譜儀，3-光纖導管，4-光纖耦合器，5-孔徑光闌。
【具體實施方式】
[0026]我們將光譜技術與顯微焚光成像技術聯用，利用焚光顯微鏡和光纖光譜儀對同一樣本進行成像的同時原位獲得實時光譜數據，為生命科學領域的研究提供一種快速、定量的圖像分析工具。利用光譜技術可以研究與熒光團的濃度無關的熒光動力學，通過辨別顯微點在樣品中光譜信息獲得更多關于分子運動、尺寸、所處環境以及相互作用的信息。同時借助于顯微鏡的力量，可以得到清晰的成像、測定細胞里面的局部作用和細胞結構的動力學過程。
[0027]如圖1所示，本實用新型的結構:包括一熒光顯微鏡，一微型光纖光譜儀及其光纖導管，一圓筒狀光纖耦合器。在熒光顯微鏡的激發光區配置一孔徑光闌，調節激發光照射范圍。
[0028]本實施例裝置由一臺型號為1X73的OLYMPUS倒置熒光顯微鏡I，一臺型號為AvaSpec-HS1024X58/122TEC超高靈敏度型光纖光譜儀2，及其光纖導管3，圓筒狀光纖耦合器4，其結構如圖3所示，光纖耦合器包括一透鏡組合和一光纖導管接口；該光纖導管接口位于光纖耦合器后端，該光纖導管接口用于接入該光纖導管;透鏡組合位于光纖耦合器的前端，用于將輸入光匯聚到接入該光纖導管接口的光纖導管。
[0029]如圖2所示，熒光顯微鏡尾端裝有孔徑光闌5;孔徑光闌的結構如圖4所示。
[0030]圖5為藍光熒光納米粒顯微成像與原位光譜，其中(a)大視野藍光納米粒熒光圖像;(b)選區激發單一納米粒熒光圖像;(C)藍光熒光粉熒光納米粒光譜圖。
[0031]圖6為紅光熒光納米粒顯微成像與原位光譜；其中(a)大視野紅光納米粒熒光圖像;(b)選區激發單一納米粒熒光圖像;(C)紅光熒光粉熒光納米粒光譜圖。
[0032]以上實施例僅為了對本實用新型作進一步的說明，而本實用新型的范圍不受所舉實施例的局限。
【主權項】
1.一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯合的光譜顯微成像系統，其特征在于，包括熒光顯微鏡、光纖光譜儀、光纖導管和一用于將輸入光匯聚到該光纖導管內的光纖耦合器;其中，所述熒光顯微鏡的c-mount接口通過該光纖耦合器與所述光纖導管一端連接，該光纖導管另一端與所述光纖光譜儀的信號輸入端連接。2.如權利要求1所述的熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯合的光譜顯微成像系統，其特征在于，所述熒光顯微鏡的激發光區配置一用于調節激發光照射范圍的孔徑光闌。3.如權利要求1或2所述的熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯合的光譜顯微成像系統，其特征在于，所述光纖耦合器包括一透鏡組合和一光纖導管接口 ；該光纖導管接口位于所述光纖耦合器后端，該光纖導管接口用于接入該光纖導管;所述透鏡組合位于所述光纖耦合器的前端，用于將輸入光匯聚到接入該光纖導管接口的光纖導管。4.如權利要求3所述的熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯合的光譜顯微成像系統，其特征在于，所述光纖耦合器為圓筒狀光纖耦合器。5.如權利要求3所述的熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯合的光譜顯微成像系統，其特征在于，所述透鏡組合包括沿輸入光入射方向依次排列的一凸透鏡和一凹透鏡。6.如權利要求1所述的熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯合的光譜顯微成像系統，其特征在于，所述熒光顯微鏡為倒置熒光顯微鏡。
【專利摘要】本實用新型公開了一種熒光顯微鏡與光纖光譜儀聯合的光譜顯微成像系統。本系統包括熒光顯微鏡、光纖光譜儀、光纖導管和一用于將輸入光匯聚到該光纖導管內的光纖耦合器；其中，所述熒光顯微鏡的C-mount接口通過該光纖耦合器與所述光纖導管一端連接，該光纖導管另一端與所述光纖光譜儀的信號輸入端連接。本系統大大提高了熒光進入光纖導管的收集能力，從而提高了收集信號強度；同時通過增設孔徑光闌，使得在不影響激發光強度的前提下進行選區激發，實現了對樣品的微區熒光觀測，提高了熒光信號收集強度。
【IPC分類】G01N21/64, G01N21/25
【公開號】CN205280586
【申請號】CN201521030674
【發明人】谷戰軍, 祖艷, 趙宇亮
【申請人】中國科學院高能物理研究所
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月11日