System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种降低光漂白的超分辨显微方法技术_技高网

一种降低光漂白的超分辨显微方法技术

技术编号:44509688 阅读:0 留言:0更新日期:2025-03-07 13:06
本发明专利技术公开了一种降低光漂白的超分辨显微方法。在本发明专利技术中,两个激光器发射的光束同步投射至荧光样本上,其中一个光束经过相位调制后,在样品面上形成高强度的环形光斑;而另一光束则保持低光强的实心光斑状态。通过时间调制器件对两束光分别加载不同频率的调制,实时调控环形光束的调制对比度;此外在探测端采用光学锁相探测技术,替代传统方法中昂贵的锁相硬件设备,将信号从空间域转到频域,在获得相同空间分辨率的情况下。该方法所需的光功率更低,从而缓解成像系统对样品的光漂白性和光毒性影响。本方法无需在染料上做改动,设计简洁,操作便捷,对于生物样品的高分辨率成像具有普适性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超分辨显微成像领域,涉及一种降低光漂白的超分辨显微方法


技术介绍

1、由于光学系统衍射的影响,常规远场光学显微方法可实现的分辨率存在限制。根据阿贝衍射极限理论,光束经显微物镜聚焦后所成光斑的尺寸用半高全宽表示为,其中为显微镜的工作波长,为所用显微物镜的数值孔径。因此,常规远场光学显微镜的极限分辨率一般被限制在了半波长左右。

2、为了突破光学衍射极限的限制,提高显微系统的分辨率,科研工作者们提出了多种超分辨光学显微方法,其中荧光激发受到了很大的关注。近二十年来,越来越多的研究人员致力于光学纳米分辨显微技术的发展。其中最典型代表就是stefan hell于1994年提出的受激辐射损耗显微术(sted)。目前,sted已在生物或细胞结构上,如细胞膜、囊泡、内吞体、病毒等显微结构上有了成功的应用,且解决了许多困扰生命科学家多年的疑难问题。作为第一个真正获得广泛认可的远场超分辩显微技术,sted已经取得了长足的进步,在空间分辨率、敏感度、时间分辨率、成像深度等方面取得了前所未有的突破。此外,在sted研究的基础上,产生了许多基于双光束照明的衍生超分辨成像技术,如饱和吸收竞争成像、基态损耗显微、可逆饱和光学线性荧光跃迁显微等。

3、以上超分辨显微技术由所加载的抑制光的光功率决定。而实际操作中,不能无限地提升抑制光功率,因为这对荧光样品会产生严重光漂白与光损伤作用,使得可观测时间大大缩短,不利于长时程生物成像。


技术实现思路

1、针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种降低光漂白的超分辨显微方法。

2、本专利技术方法具体是:

3、s1. 引入两束激光,对其进行功率和偏振调控,实现双光束照明;

4、s2. 通过相位调制器件,对两束激光进行空间强度调制;

5、s3. 通过时间调制器件,对两束激光进行时间调制,并且优化其调制对比度;

6、s4. 通过光学锁相探测,将信号从空间域移到频域,解调所需信号;

7、s5. 获取最佳照明光强,对样品产生荧光激发,实现低光漂白的超分辨成像。

8、相对于现有技术,本专利技术具有以下有益的技术效果:

9、(1)无需高功率照明,可实现同样分辨率的成像;

10、(2)以算法替代硬件,降低装置复杂性,节约成本;此外无需锁相放大器也使得探测器的选择可以多样化,可以采用暗计数较低的雪崩探测器(apd),实现更高的信噪比成像;

11、(3)应用普适强,可拓展至基于双光束照明的超分辨成像装置中。

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【技术保护点】

1.一种降低光漂白的超分辨显微方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的功率和偏振调控包括以下步骤:

3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述的空间强度调制是将高功率激光通过相位调制器件将波前调制为涡旋光。

4.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述的时间调制是对两束激光分别加载正弦波调制f1、f2,使其光强随时间周期性变化。

5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的调制对比度为,其中Imin是激发光或损耗光的光强最小值,Imax是激发光或损耗光的光强最大值。

6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,两束激光所加载调制对比度各不相同,分别为CM1和CM2,其中CM1对应正弦波调制f1和CM2对应正弦波调制f2。

7.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述的光学锁相探测包括以下步骤:

8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,在S404中还获得相应的分辨率提升的成像半高全宽FWHM。

9.如权利要求6所述的方法,其特征在于,还包括采用梯度下降法计算,获得在成像半高全宽FWHM最小的情况下,Id的值无需过大,以实现降低光漂白的效果。

...

【技术特征摘要】

1.一种降低光漂白的超分辨显微方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的功率和偏振调控包括以下步骤:

3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述的空间强度调制是将高功率激光通过相位调制器件将波前调制为涡旋光。

4.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述的时间调制是对两束激光分别加载正弦波调制f1、f2,使其光强随时间周期性变化。

5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的调制对比度为,其中imin是激发光或损耗光的光强最小值,imax是激发光...

【专利技术属性】
技术研发人员:李传康卢禹先陈达如匡翠方
申请(专利权)人:浙江师范大学
类型:发明
国别省市:

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