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原文传递基于二维光学晶格的高分辨率CARS显微成像系统

专利名称：	基于二维光学晶格的高分辨率CARS显微成像系统
摘要：	本发明提供的是一种基于二维光学晶格的高分辨率相干反斯托克斯拉曼散射(coherentanti‑StokesRamanscattering,CARS)显微成像系统。其特征是：该装置通过多光束相干叠加在视场范围内形成具有特定传输方向的，周期性排列的二维光学晶格分别作为探测光和泵浦光，使用特定波长激光作为斯托克斯光在视场范围内形成全场照明，在光学晶格光场各焦点位置处激发待测样品中的生物分子产生CARS光谱信号，提供化学特异性和成像对比度，通过多焦点扫描方式，实现在无需引入外源性标记的前提下，实时原位获取细胞内部的生物分子的三维空间分布图像信息的多焦点扫描高分辨率CARS显微成像方法，具有非标记，高时间和空间分辨率等特点，在生物学、医学和生命科学等众多研究领域中具有广泛的应用前景。
专利类型：	发明专利
申请人：	桂林电子科技大学;南宁桂电电子科技研究院有限公司
发明人：	尹君;侯浩一;于凌尧;陈科;卢海欣;田家维;闫克松;苑立波
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-30T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-07T00:00:00+0800
申请号：	CN202310797021.X
公开号：	CN117007571A
分类号：	G01N21/65;G01N21/01;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/65;G01N21/01
申请人地址：	541004 广西壮族自治区桂林市金鸡路1号;
主权项：	1.一种基于二维光学晶格的高分辨率相干反斯托克斯拉曼散射(coherentanti-StokesRamanscattering,CARS)显微成像系统。其特征是：该系统是由二维光学晶格光场调控系统、CARS信号采集系统和非共振背景信号消除系统组成。系统由可调谐皮秒激光器1、2、3；1/2波片4、5；一维微位移台6；合束镜7；透镜8、9；偏振分光棱镜10；1/4波片11；空间光调制器12；掩膜板13；扩束整形系统14、17；物镜15、18；三维纳米载物台16；双色镜19；短波通滤光片20；EMCCD相机21和计算机22组成。所述系统中可调谐皮秒激光器1、2和3分别发出特定波长的斯托克斯光、探测光和泵浦光。探测光经过1/2波片4后和一维微位移台6后与经由1/2波片5的泵浦光在合束镜7合为一束光。合束后的激光通过透镜8、9，经偏振分光棱镜10和1/4波片11进入空间光调制器12，空间光调制器12生成特定的光束经过掩膜板13，通过扩束整形系统14进入到物镜15，照射到三维纳米载物台16。斯托克斯光经过扩束整形系统17经过双色镜19进入物镜18，照射到三维纳米载物台16。最终在三维纳米载物台16上产生的CARS信号从物镜18出发通过双色镜19和短波通滤光片20被EMCCD相机21接收，并传回计算机22，由计算机22给出测量结果。 2.根据权利要求1所述的二维光学晶格光场调控系统。其特征是：可调谐皮秒激光器2和3分别发出特定波长的探测光和泵浦光。探测光和泵浦光分别经由1/2波片4和5后获得特定的偏振光束。探测光经由一维微位移台6后与泵浦光经过合束镜7合为一束光。合束后的激光通过透镜8、9，经偏振分光棱镜10和1/4波片11进入由计算机22控制的空间光调制器12。利用空间光调制器12生成特定传输方向的光束经过定制的掩膜板13，通过扩束整形系统14进入到物镜15。特定传输方向的光束以不同的入射位置照射在物镜15的后瞳面上，这些光束以特定的角度进行聚焦，在待测样品焦平面内分别形成不同对称性、周期和横纵比的满足相位匹配的二维光学晶格，使得二维光学晶格场照射到三维纳米载物台16上。特定传输角度的二维光学晶格光场叠加可以根据需求在焦平面内形成密集的多焦点光源，并使的光源大小突破衍射极限的限制。 3.根据权利要求1所述的CARS信号采集系统，其特征是：计算机22控制的可调谐皮秒激光器1发出的光束经由扩束整形系统17经过双色镜19进入物镜18，作为全场照明的斯托克斯光照射到三维纳米载物台16。三维纳米载物台16上特定波长的探测光和泵浦光分别对应的二维光学晶格光场与全场照明的斯托克斯光产生的CARS信号。调节三维纳米载物台16实现二维光学晶格光场在待测样品中的快速扫描，获取待测样品中特定分子的高辨率图像信号。信号从物镜18出发通过双色镜19和短波通滤光片20，最终的CARS信号被EMCCD相机21接收，并传回计算机22，由计算机22给出测量结果。 4.根据权利要求1所述的非共振背景信号消除系统，其特征是：皮秒脉冲激光器2输出的激光脉冲作为探测光与共振增强的分子振动模式混合。通过调节一维微位移台6构成的光脉冲时间延迟系统，在时域内将时间响应特性不同的共振CARS信号和非共振背景信号有效分离，从而消除非共振信号的影响，有效提高系统的探测灵敏度和图像对比度。最后，各晶胞光场激发产生的前向CARS光谱信号由显微物镜18收集，经由短波通滤光片20进一步消除激光和背景噪声。
所属类别：	发明专利