基于干涉散射和暗场照明的双模态显微成像装置和方法制造方法及图纸

一种基于干涉散射和暗场照明的双模态显微成像装置和方法，包括显微物镜，镜筒透镜，第一凸透镜，第一滤光片转盘，第二凸透镜，相机，扫描振镜，二分之一波片，第二滤光片转盘，激光器，偏振分光棱镜，照明调整镜，所述的第一滤光片转盘切换基础或放大的干涉散射显微成像、以及暗场照明显微成像这两种不同的模态；所述的第二滤光片转盘切换宽场照明和细光速照明两种不同的照明方式。本发明专利技术将干涉散射和暗场照明显微成像装置集于一体，系统利用率高；且不同模态下，可以保证观测到相同的样品区域，同时满足不同的观测需求，干涉散射显微成像装置具有高灵敏度适用于对纳米单分子材料的观测，暗场显微成像适用于对块状材料结构的实时观测。测。测。

【技术实现步骤摘要】
基于干涉散射和暗场照明的双模态显微成像装置和方法


[0001]本专利技术涉及显微技术中的干涉散射成像技术和暗场显微成像技术，尤其涉及基于干涉散射和暗场照明的双模态显微成像装置和方法。

技术介绍

[0002]随着对纳米材料的成像和探测需求的增多，多种多样的光学显微技术不断发展起来，经常地研究人员需要对同一样品进行多种技术，多种角度的同时探测，但采用多种技术观测，往往需要使用到不同的显微成像装置。这使得很多得需要购买和使用很多的显微成像装置，且需要同一样品在不同装置下进行探测，许多纳米材料的在反应过程中的生命周期特别短。很多时候，在一种显微成像设备下观测完以后，在另一款显微成像设备下很难再找到相同的区域进行观测，更别说保证两个观测时间段具有相同的材料特性。因此多模态显微镜在科学研究中有着越来越多的使用需求，这对显微装置的高集成化，高利用率不断衍生出了改进需求。
[0003]干涉散射显微成像技术，是用于探测单色平面波照明样品产生的衍射光波的一种显微成像技术，由于纳米颗粒的散射光波极其微弱，需要与一束平面波干涉，使得纳米的衍射光信号增强，来实现对纳米颗粒的成像和探测。干涉散射显微成像技术探测灵敏度高，可以实现对几个纳米尺度的颗粒观测，但由于极低的实验信噪比和信背比，需要对实验拍摄的图像进行后期处理，才可以观测到几个纳米尺度的颗粒，因此要实现单分子单粒子的实时成像还比较困难。而暗场显微成像是仅仅只捕获样品的散射光进行成像的一种显微成像技术，具有对比度高，在复杂的背景上更方便看到样品图像的优点，虽然相对于干涉散射显微成像技术探测灵敏度较低，但却可以实现对样品整体的实时成像。

技术实现思路

[0004]为克服上述问题，本专利技术提供基于干涉散射和暗场照明的双模态显微成像装置和方法。
[0005]本专利技术的第一个方面提供一种基于干涉散射和暗场照明的双模态显微成像装置，该装置可组合成反射式结构或透射式结构，其特征在于：该装置包括样品(1)、显微物镜(2)、镜筒透镜(3)、第一凸透镜(4)、第一滤光片转盘(5)、第二凸透镜(6)、相机(7)、扫描振镜(8)、二分之一波片(9)、第二滤光片转盘(10)、激光器(11)、偏振分光棱镜(12)、照明调整镜(13)；
[0006]所述第一滤光片转盘(5)呈圆盘状，第一滤光片转盘(5)上沿周向设置有空相位玻璃片、中心部分透光的掩膜玻璃片、中心不透光掩膜玻璃片；第二滤光片转盘(10)呈矩形状，第二滤光片转盘(10)上左右布设有用于宽场照明的大通孔和用于细光束照明的小通孔；调整第一滤光片转盘(5)转换该装置的模态，模态包括基础模式或放大干涉散射显微成像模式、以及暗场显微成像模式；通过第二滤光片(10)调整照明；
[0007]当所述装置组合成反射式结构时，所述样品(1)、显微物镜(2)、偏振分光棱镜
(12)、镜筒透镜(3)、第一凸透镜(4)、第一滤光片转盘(5)、第二凸透镜(6)与相机(7)从前至后依次同轴设置；所述样品(1)位于显微物镜(2)的焦平面上，偏振分光棱镜(12)位于显微物镜(2)和镜筒透镜(3)之间，显微物镜(2)的后焦面和镜筒透镜(3)的前焦面重合；所述第一凸透镜(4)位于镜筒透镜(3)的后方，第一凸透镜(4)的后焦面和第二凸透镜(6)的前焦面重合，第一滤光片转盘(5)位于第一凸透镜(4)后焦面和第二凸透镜(6)前焦面的焦点处，所述相机(7)位于第二凸透镜(6)的后焦面；
[0008]所述扫描振镜(8)位于偏振分光棱镜(12)右侧，扫描振镜(8)、二分之一波片(9)、第二滤光片转盘(10)和激光器(11)从前至后依次同轴设置，所述激光器(11)出射的空间光依次经过过第二滤光片转盘(10)、二分之一波片(9)和扫描振镜(8)；
[0009]所述照明调整镜(13)设置在偏振分光棱镜(12)和扫描振镜(8)之间，且偏振分光棱镜(12)、照明调整镜(13)、扫描振镜从左至右依次同轴(8)设置，显微物镜(2)的后焦面和照明调整镜(13)的前焦面重合；
[0010]当所述装置组合成透射式结构时，扫描振镜(8)、样品(1)、显微物镜(2)、镜筒透镜(3)、第一凸透镜(4)、第一滤光片转盘(5)、第二凸透镜(6)、相机(7)从前至后依次同轴设置，样品(1)位于显微物镜2的焦平面上，显微物镜(2)的后焦面和镜筒透镜(3)的前焦面重合；第一凸透镜(4)位于镜筒透镜(3)的后方，第一凸透镜(4)的后焦面和第二凸透镜(6)的前焦面重合；第一滤光片转盘(5)位于第一凸透镜(4)后焦面和第二凸透镜(6)前焦面的焦点处，相机(7)位于第二凸透镜(6)的后焦面；
[0011]扫描振镜(8)、二分之一波片(9)、第二滤光片转盘(10)、激光器(11)从左至右依次同轴设置，激光器(11)出射的空间光依次通过第二滤光片转盘(10)、二分之一波片(9)、扫描振镜(8)形成平行光束，平行光束由扫描振镜(8)反射到样品(1)上。
[0012]进一步，当第一滤光片转盘(5)转动到空相位玻璃片时，模态为基础模式；当第一滤光片转盘(5)转动到有中心部分透光的掩膜玻璃片时，模态为放大干涉散射显微成像模式；当第一滤光片转盘(5)转动到有中心不透光的掩膜玻璃片时，模态为暗场显微成像模式。
[0013]进一步，当第二滤光片转盘(10)转动到大通孔位置时，照明为宽场照明；当第二滤光片转盘(10)转动到小通孔位置时，照明为细光束照明，细光束照明时，通过扫描振镜(8)扫描成像。
[0014]进一步，所述显微物镜(2)放大倍率为100，数值孔径为1.4。
[0015]进一步，所述镜筒透镜(3)焦距为200mm。
[0016]进一步，所述第一凸透镜(4)和第二凸透镜(6)焦距为200mm。
[0017]进一步，所述第一滤光片转盘(5)中，中心部分透光的掩膜玻璃片呈圆形，中心部分透光的掩膜玻璃片的直径1mm，中心部分透光的掩膜玻璃片的透光率20％。
[0018]进一步，所述第一滤光片转盘(5)中，中心不透光掩膜玻璃片呈圆形，中心不透光掩膜玻璃片的为直径1mm。
[0019]进一步，所述的基于干涉散射和暗场照明的双模态显微成像装置，其特征在于：所述第二滤光片转盘(10)上的大通孔直径为20mm，小第二滤光片转盘(10)上的通孔直径为1mm。
[0020]本专利技术的第二个方面提供基于干涉散射和暗场照明的双模态显微成像装置的成
像方法，包括以下四种方式：
[0021]方式一，宽场照明下，干涉散射显微成像模态的成像方法，包括以下步骤：
[0022]S1.1，打开激光器；
[0023]S1.2，将第一滤光片转盘转到空相位玻璃片；
[0024]S1.3，将第二滤光片转盘转到大通孔；
[0025]S1.4，采集宽场照明下，基础的干涉散射图像；
[0026]S1.5，将第一滤光片转盘转到中心部分透光的掩膜玻璃片；
[0027]S1.6，采集宽场照明下，放大的干涉散射图像；
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于干涉散射和暗场照明的双模态显微成像装置，该装置可组合成反射式结构或透射式结构，其特征在于：该装置包括样品(1)、显微物镜(2)、镜筒透镜(3)、第一凸透镜(4)、第一滤光片转盘(5)、第二凸透镜(6)、相机(7)、扫描振镜(8)、二分之一波片(9)、第二滤光片转盘(10)、激光器(11)、偏振分光棱镜(12)、照明调整镜(13)；所述第一滤光片转盘(5)呈圆盘状，第一滤光片转盘(5)上沿周向设置有空相位玻璃片、中心部分透光的掩膜玻璃片、中心不透光掩膜玻璃片；第二滤光片转盘(10)呈矩形状，第二滤光片转盘(10)上左右布设有用于宽场照明的大通孔和用于细光束照明的小通孔；调整第一滤光片转盘(5)转换该装置的模态，模态包括基础模式或放大干涉散射显微成像模式、以及暗场显微成像模式；通过第二滤光片(10)调整照明；当所述装置组合成反射式结构时，所述样品(1)、显微物镜(2)、偏振分光棱镜(12)、镜筒透镜(3)、第一凸透镜(4)、第一滤光片转盘(5)、第二凸透镜(6)与相机(7)从前至后依次同轴设置；所述样品(1)位于显微物镜(2)的焦平面上，偏振分光棱镜(12)位于显微物镜(2)和镜筒透镜(3)之间，显微物镜(2)的后焦面和镜筒透镜(3)的前焦面重合；所述第一凸透镜(4)位于镜筒透镜(3)的后方，第一凸透镜(4)的后焦面和第二凸透镜(6)的前焦面重合，第一滤光片转盘(5)位于第一凸透镜(4)后焦面和第二凸透镜(6)前焦面的焦点处，所述相机(7)位于第二凸透镜(6)的后焦面；所述扫描振镜(8)位于偏振分光棱镜(12)右侧，扫描振镜(8)、二分之一波片(9)、第二滤光片转盘(10)和激光器(11)从前至后依次同轴设置，所述激光器(11)出射的空间光依次经过过第二滤光片转盘(10)、二分之一波片(9)和扫描振镜(8)；所述照明调整镜(13)设置在偏振分光棱镜(12)和扫描振镜(8)之间，且偏振分光棱镜(12)、照明调整镜(13)、扫描振镜从左至右依次同轴(8)设置，显微物镜(2)的后焦面和照明调整镜(13)的前焦面重合；当所述装置组合成透射式结构时，扫描振镜(8)、样品(1)、显微物镜(2)、镜筒透镜(3)、第一凸透镜(4)、第一滤光片转盘(5)、第二凸透镜(6)、相机(7)从前至后依次同轴设置，样品(1)位于显微物镜2的焦平面上，显微物镜(2)的后焦面和镜筒透镜(3)的前焦面重合；第一凸透镜(4)位于镜筒透镜(3)的后方，第一凸透镜(4)的后焦面和第二凸透镜(6)的前焦面重合；第一滤光片转盘(5)位于第一凸透镜(4)后焦面和第二凸透镜(6)前焦面的焦点处，相机(7)位于第二凸透镜(6)的后焦面；扫描振镜(8)、二分之一波片(9)、第二滤光片转盘(10)、激光器(11)从左至右依次同轴设置，激光器(11)出射的空间光依次通过第二滤光片转盘(10)、二分之一波片(9)、扫描振镜(8)形成平行光束，平行光束由扫描振镜(8)反射到样品(1)上。2.如权利要求1所述的基于干涉散射和暗场照明的双模态显微成像装置，其特征在于：当第一滤光片转盘(5)转动到空相位玻璃片时，模态为基础模式；当第一滤光片转盘(5)转动...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文杰，张祖鑫，王瑾，王权，杨思恒，陈勰宇，周楠，董建杰，匡翠方，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：