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原文传递一种并行探测荧光发射差分显微成像的方法和装置

专利名称：	一种并行探测荧光发射差分显微成像的方法和装置
摘要：	本发明公开了一种并行探测荧光发射差分显微成像的方法和装置，具体为：激光器发出激光光束，将其准直后转换为线偏光；对线偏振光进行相位调制，调制图案为0相位图，再将其转换为圆偏振光后投射在待测样品上进行二维扫描；使用探测器阵列收集所述待测样品发出的荧光信号，归一化处理获得并行探测荧光信号光强；将调制图案切换为涡旋相位图，再次对所述线偏振光进行相位调制，重复上述步骤再次获得并行探测荧光信号光强；最后，将两次扫描获得的并行探测荧光信号光强相减获得并行探测差分信号光强。本发明的分辨率高、信噪比好，同时能够十分简单地由传统的共聚焦显微系统改装而成，并且操作方便，对光功率的需求低。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	匡翠方;陈宇宸;张乘风;徐良;刘旭;李海峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910292539.1
公开号：	CN110118726A
代理机构：	杭州天勤知识产权代理有限公司
代理人：	郑红莉
分类号：	G01N21/01(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	310013 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种并行探测荧光发射差分显微成像的方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)激光器发出激光光束，准直后转换为线偏振光； 2)对所述线偏振光进行相位调制，调制图案为0相位图，其调制函数为f1(r,θ)＝0，其中r为光束内某一点到光轴的距离，θ为该点垂直光轴的剖平面上位置极坐标矢量与极轴的夹角； 3)相位调制后的线偏振光转换为圆偏振光，并投射在待测样品上激发出荧光信号； 4)收集的荧光信号通过多模光纤阵列进入与多模光纤阵列内光纤数量对应的探测器阵列内，归一化处理获得并行探测荧光信号光强I1(x，y)，其中x，y为样品上扫描点的二维坐标； 5)将步骤2)中的调制图案切换为涡旋相位图，其调制函数为f1(r,θ)＝θ，其中r为光束内某一点到光轴的距离，θ为该点垂直光轴的剖平面上位置极坐标矢量与极轴的夹角； 6)重复步骤3)和步骤4)，再次获得并行探测荧光信号光强I2(x，y)，其中x，y为样品上扫描点的二维坐标； 7)最终的并行探测差分信号光强I(x，y)由两次扫描获得的并行探测荧光信号光强计算得到，计算公式为I(x，y)＝I1(x，y)-βI2(x，y)，其中β为经验参数。 2.如权利要求1所述的并行探测荧光发射差分显微成像的方法，其特征在于：所述线偏振光为p偏振光。 3.如权利要求1所述的并行探测荧光发射差分显微成像的方法，其特征在于：所述步骤2)中调制后的激光束为高斯光束。 4.如权利要求1所述的并行探测荧光发射差分显微成像的方法，其特征在于：所述步骤5)中调制后的激光束为空心光束。 5.如权利要求1所述的并行探测荧光发射差分显微成像的方法，其特征在于：所述的并行探测差分信号光强值I(x，y)为负时，I(x，y)＝0。 6.一种并行探测荧光发射差分显微成像的装置，包括产生激发光束的照明系统和收集样品发出荧光信号的探测系统，其特征在于：所述照明系统的光轴上依次设有：激光器；将激光光束转换为准直的p偏振光的准直物镜、起偏器和二分之一波片；对p偏光进行相位调制的空间光调制器；将p偏光转换为圆偏光的四分之一波片；改变圆偏光的方位角并偏转光路对样品进行二维扫描的二维扫描振镜系统；所述探测光路的光轴上，依次设有：收集荧光信号的物镜；将荧光聚焦到多模光纤阵列上的聚焦透镜和采集荧光信号的探测器阵列；还设有空间光调制器和二维扫描振镜系统的控制器以及用于处理荧光信号的计算机。 7.如权利要求6所述的并行探测荧光发射差分显微成像的装置，其特征在于：所述的空间光调制器的入射光和出射光的夹角应尽可能小。 8.如权利要求6所述的并行探测荧光发射差分显微成像的装置，其特征在于：所述的空间光调制器可切换0相位图案和涡旋相位图；在为0相位图案时，其调制函数为f1(r,θ)＝0，其中r为光束内某一点到光轴的距离，θ为该点垂直光轴的剖平面上位置极坐标矢量与极轴的夹角；在为涡旋相位图时，其调制函数为f1(r,θ)＝θ，其中r为光束内某一点到光轴的距离，θ为该点垂直光轴的剖平面上位置极坐标矢量与极轴的夹角。 9.如权利要求6所述的并行探测荧光发射差分显微成像的装置，其特征在于：所述的多模光纤阵列中的每根多模光纤与探测器阵列中的一个探测器相连。 10.如权利要求6所述的并行探测荧光发射差分显微成像的装置，其特征在于：所述的多模光纤阵列包括呈中心多模光纤，以及环列在所述中心多模光纤外的至少两层排列呈环形的多模光纤。
所属类别：	发明专利