【技术实现步骤摘要】
一种三维即时荧光寿命成像方法与装置
[0001]本专利技术属于光学工程领域,尤其涉及一种可实施像差矫正的三维即时扫描荧光寿命显微成像的方法和装置
。
技术介绍
[0002]荧光显微镜结合了单分子级灵敏度
、
分子特异性和亚微米级分辨率等优势,在生物细胞成像和纳米材料成像等领域取得了广泛应用
。
荧光寿命成像作为一种关键的技术方法,已经成为获取被测样品的成分
、
环境和相互作用的重要手段
。
与其他荧光显微镜方法相比,荧光寿命成像基于荧光基团从高能态返回基态并发射荧光光子所需的平均时间,具有不受荧光基团浓度
、
杂散光
、
样品不均匀照明等因素影响的优点,能够反映强度成像难以观察到的信息
。
[0003]荧光寿命成像的原理基于荧光基团的特性
。
荧光寿命是指荧光基团从高能态返回基态并发射荧光光子所需的平均时间,时间跨度从皮秒到几百纳秒不等
。
荧光寿命可以十分灵敏地反映激发态分子与周围微环境的相互作用即能量转移
。
这些相互作用包括环境
pH
值的分布
、
离子浓度
、
含氧量
、
粘度
、
折射率和动力学变化等
。
通过测量荧光寿命的方法可以为定量监测微环境变化对研究问题的影响提供一个很好的手段
。
[0004]荧光寿命成像在生物医学领域有广 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种三维即时荧光寿命成像方法,其特征在于,包括步骤:
1)
将激光器发出的激发光,将其准直后转换为线偏振激光,使用空间光调制器对激发光进行相位调制或者全息调制,生成轴向非对称聚焦光斑;
2)
调整光路系统,使得空间光调制器调制区域与物镜入瞳位置形成成像共轭关系;
3)
使用四分之一波片将相位调制后的线偏振激发光转为圆偏振激发光,所述的圆偏振激发光在二维扫描振镜系统的调制下投射在待测样品上进行二维扫描,激发荧光;
4)
激发的荧光经过物镜收集后,经过二维扫描振镜系统实施去扫描;
5)
经过去扫描后的荧光被空间光调制器进行离焦矫正相位调制,将不同焦面发射的荧光透过单透镜并聚焦在面阵探测器内,其中空间光调制器对荧光实现两次相位调制,每次调制只调制单一方向偏振,荧光通过折返光路两次经过一片四分之一波片和一片透镜,空间光调制器两次调制的区域形成成像共轭关系,调整四分之一波片的快轴方向,使得荧光偏振方向旋转
90
度;
6)
面阵探测器面阵上不同位置的探测器收集不同焦面的荧光,收集的荧光信号被时间相关单光子计数器记录,获得荧光发射的时间曲线;
7)
收集的荧光时间信号经过电脑寿命分析以及离焦三维反卷积算法,最终获得样品的三维荧光寿命成像结果
。2.
如权利要求1所述的三维即时荧光寿命成像方法,其特征在于,所述步骤
1)
中,由于空间光调制器只能对特定角度的线偏振进行调制,将激发光线偏振的偏振方向调整为与空间光调制器调制偏振方向一致
。3.
如权利要求1所述的三维即时荧光寿命成像方法,其特征在于,步骤
2)
所述空间光调制器调制区域与物镜入瞳位置形成成像共轭关系,以满足全息相位调制的条件,即调制区域为样品经过物镜后的傅里叶相位面
。4.
如权利要求1所述的三维即时扫描的体荧光寿命成像方法,其特征在于,所述步骤
3)
中,将线偏振激发光转换为圆偏光再对样品进行扫描,使投射到样品上的光斑光强分布更均匀
。5.
如权利要求1所述的三维即时荧光寿命成像方法,其特征在于,所述步骤
1)
中,激发光经过空间光调制器相位调制或者全息调制后,在样品面上形成非典型聚焦光斑,该光斑具有轴向非对称特征,包括:螺旋聚焦光斑,离散错位聚焦光斑
。6.
如权利要求1所述的三维即时荧光寿命成像方法,其特征在于,所述步骤
5)
中,为了实现荧光全息调制的目的,用于荧光调制的空间光调制器调制区域与聚焦荧光到探测器的聚焦物镜的入瞳形成共轭关系
。7.
如权利要求1所述的三维即时扫荧光寿命成像方法,其特征在于,所述步骤
5)
中,空间光调制器分成两个调制区域分别调制荧光的垂直和水平偏振分量,即
S
偏振和...
【专利技术属性】
技术研发人员:张智敏,匡翠方,朱大钊,黄宇然,刘旭,
申请(专利权)人:之江实验室,
类型:发明
国别省市:
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