【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学成像，特别涉及一种荧光收集装置和荧光显微镜。
技术介绍
1、荧光显微镜利用一定波长的激光，激发显微镜下标记样本的荧光物质，使之发射荧光，根据被收集荧光的颜色和亮度判断被观察样本的状态。荧光显微镜具有高灵敏度和高分辨率，可以通过标记生物样本中的特定分子或微观结构，实现对细胞和组织内部结构、功能以及活动过程的实时观察，在细胞生物学、神经科学、生物医学等领域有着广泛的应用，为生命科学研究提供了重要的技术依托。
2、受激荧光收集效率的提升对荧光显微镜性能的提高至关重要。提高荧光收集效率可以在相同的激发光强度与显微观察状态下增大从样本中收集到的荧光信号强度，这有助于提高成像的信噪比，使成像更清晰、更准确。此外，荧光收集效率的提升可以在保持成像质量的同时降低所需的激发光功率，从而减少样本的光损伤。荧光收集效率的提升还意味着可以收集到更弱的荧光信号，因此可以提升系统的成像深度和荧光信号探测极限。在实际应用中，脑科学家和神经科学家能够利用高荧光收集效率的多光子荧光显微镜降低对被观测活体动物大脑的光损伤，延长活体成像时间，同时可以观测到活体动物大脑更深层的神经活动。
3、在荧光显微镜的荧光收集系统中，窗口(window)和传感器/探测器(sensor)是所用光电探测器的关键组成部分，窗口的主要功能是保护探测器免受外部污染，同时允许荧光信号通过；传感器/探测器是用于检测和记录荧光信号的电子设备，例如光电倍增管(pmt)或相机等光子探测与光电转换器件，pmt具有光阴极感光面，当光子击中光阴极才会产生电子经过倍
4、现有的荧光显微系统通常会将荧光汇聚到光子探测器(sensor)的入射窗(window)，并且认为荧光到达入射窗就代表到达了探测器的感光面。然而，事实上，入射窗与探测器之间往往还存在一段距离，该距离上的空间可以被称为“甬道”，即，荧光经过入射窗后的一段甬道才会到达光阴极感光面，在一些系统中，该甬道的长度甚至可能达到8mm。在此种情况下，由于进入荧光收集系统中的荧光束可能同时存在平行入射和非平行入射的荧光，因此，对于一些非平行入射的荧光来说，甬道的存在会不可避免地降低它们被探测到的荧光强度，进而影响荧光的整体收集效率，并且，入射夹角越大，受甬道影响也越明显。尤其是在甬道较长的情况下，荧光传播路程较远，受影响的荧光更多，荧光收集效率也更低。所以，并不能简单地将荧光到达入射窗与荧光到达光阴极直接等同，特别是在甬道较长且存在非平行入射荧光的情况下，需要更进一步考虑甬道对于荧光收集效率的影响。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式公开了一种荧光收集装置，包括：
2、物镜，用于接收荧光束并使荧光束穿过；
3、荧光收集通道，沿第一方向延伸；
4、荧光传递收集组件，设于所述荧光收集通道内，用于传递并收集来自物镜的荧光束，包括在荧光收集通道中沿第一方向依次设置的：
5、透镜组件，包括至少两个透镜；
6、圆台镜，包括沿第一方向相对设置的第一端面和第二端面，以及在第一方向上位于第一端面和第二端面之间的侧面，第一端面的直径大于第二端面的直径，其中，从透镜组件传来的荧光束从第一端面进入圆台镜，并从第二端面穿出，侧面将到达侧面的荧光束反射到第二端面；
7、光子探测器，用于接收从第二端面传来的荧光束并将荧光束转换为电信号；
8、第一方向平行于荧光传递收集组件的光轴。
9、采用上述技术方案，可以降低甬道对非平行入射的荧光的影响，保证非平行入射荧光到达光子探测器感光面的效率，进而提升荧光收集装置的收集效率。
10、可选地，所述第一端面位于所述透镜组件的后焦面位置处，所述第一端面的直径大于或等于从所述透镜组件穿出的所述荧光束的直径。
11、可选地，所述光子探测器包括感光面，所述感光面感测从所述第二端面传来的荧光束，所述感光面为矩形或圆形，所述矩形的宽或所述圆形的直径大于或等于所述第二端面的直径。
12、可选地，沿所述第一方向，所述圆台镜与所述感光面之间设有探测器防护窗口片，所述荧光束从所述第二端面经过所述探测器防护窗口片到达所述感光面，所述探测器防护窗口片的后表面与所述感光面之间的间距不大于2mm且不小于0.1mm，所述探测器防护窗口片的前表面与所述第二端面的间距不大于1mm且不小于0.1mm。
13、可选地，所述透镜组件包括沿第一方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜的直径为38-50.8mm，所述第一透镜的焦距为75mm，所述第二透镜的直径为30-50.8mm，所述第二透镜的焦距为39-40mm，所述第三透镜的直径为25-30mm，所述第三透镜的焦距为15-16.5mm。
14、可选地，所述荧光传递收集组件还包括沿所述第一方向位于所述圆台镜和所述第三透镜之间的圆台镜固定窗口片，所述第一端面固定安装于所述圆台镜固定窗口片，所述第三透镜与所述圆台镜固定窗口片之间的间距为0.9-1mm。
15、可选地，沿所述第一方向，所述圆台镜固定窗口片与所述感光面之间的距离为7-10mm，所述圆台镜沿所述第一方向的长度为7-9mm，所述第一端面的半径为2.5-3mm，所述第二端面的半径为2-2.5mm。
16、可选地，所述荧光传递收集组件中还设有二向色镜组件，沿所述第一方向，所述二向色镜组件位于所述第一透镜之前或位于所述第一透镜与所述第二透镜之间。
17、可选地，所述物镜与所述荧光收集通道同光轴设置。
18、可选地，所述荧光收集通道还包括：
19、光学元件固定架，包括：
20、大固定架，用于嵌装所述物镜、所述第一透镜和所述二向色镜组件，具有沿所述第一方向相对的两端开口；
21、小固定架，用于嵌装所述第二透镜、所述第三透镜和所述圆台镜固定窗口片，具有沿所述第一方向相对的两端开口；
22、转接固定架，所述大固定架的一端开口与所述小固定架的一端开口分别插设于所述转接固定架，使所述大固定架与所述小固定架同轴安装；
23、探测器固定架，具有沿所述第一方向相对的一端开口和端面，所述探测器固定架的一端开口边沿与所述圆台镜固定窗口片抵接，所述探测器防护窗口片嵌装于所述探测器固定架内。
24、可选地，所述探测器固定架的一端开口与所述探测器防护窗口片之间的距离为甬道长度，所述圆台镜的长度小于或等于所述甬道长度，所述探测器固定架的一端开口与所述圆台镜固定窗口片相接触并相互抵接。
25、可选地，所述探测器固定架的一端开口与所述探测器防护窗口片之间的距离为甬道长度，所述圆台镜的长度大于所述甬道长度，所述探测器固定架的一端开口与所述圆台镜固定窗口片之间设有垫片。
26、可选地，所述荧光收集通道为第一荧光收集通道，所述二向色镜组件位于所述第一透镜之前，所述二向色镜组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种荧光收集装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述第一端面位于所述透镜组件的后焦面位置处，所述第一端面的直径大于或等于从所述透镜组件穿出的所述荧光束的直径。
3.如权利要求1所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述光子探测器包括感光面，所述感光面感测从所述第二端面传来的荧光束，所述感光面为矩形或圆形，所述矩形的宽或所述圆形的直径大于或等于所述第二端面的直径。
4.如权利要求3所述的一种荧光收集装置，其特征在于，沿所述第一方向，所述圆台镜与所述感光面之间设有探测器防护窗口片，所述荧光束从所述第二端面经过所述探测器防护窗口片到达所述感光面，所述探测器防护窗口片的后表面与所述感光面之间的间距不大于2mm且不小于0.1mm，所述探测器防护窗口片的前表面与所述第二端面的间距不大于1mm且不小于0.1mm。
5.如权利要求4所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述透镜组件包括沿第一方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜的直径为38-50.8mm，所述第一透镜的焦距为75mm，所述
6.如权利要求5所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述荧光传递收集组件还包括沿所述第一方向位于所述圆台镜和所述透镜组件之间的圆台镜固定窗口片，所述第一端面固定安装于所述圆台镜固定窗口片，所述第三透镜与所述圆台镜固定窗口片之间的间距为0.9-1mm。
7.如权利要求6所述的一种荧光收集装置，其特征在于，沿所述第一方向，所述圆台镜固定窗口片与所述感光面之间的距离为7-10mm，所述圆台镜沿所述第一方向的长度为7-9mm，所述第一端面的半径为2.5-3mm，所述第二端面的半径为2-2.5mm。
8.如权利要求5所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述荧光传递收集组件中还设有二向色镜组件，沿所述第一方向，所述二向色镜组件位于所述第一透镜之前或位于所述第一透镜与所述第二透镜之间。
9.如权利要求8所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述物镜与所述荧光收集通道同轴设置。
10.如权利要求9所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述荧光收集通道包括：
11.如权利要求10所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述探测器固定架的一端开口与所述探测器防护窗口片之间的距离为甬道长度，所述圆台镜的长度小于或等于所述甬道长度，所述探测器固定架的一端开口与所述圆台镜固定窗口片相接触。
12.如权利要求10所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述探测器固定架的一端开口与所述探测器防护窗口片之间的距离为甬道长度，所述圆台镜的长度大于所述甬道长度，所述探测器固定架的一端开口与所述圆台镜固定窗口片之间设有垫片。
13.如权利要求8所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述荧光收集通道为第一荧光收集通道，所述二向色镜组件位于所述第一透镜之前，所述二向色镜组件包括第一二向色镜和第二二向色镜，所述荧光收集装置还包括沿第二方向延伸的第二荧光收集通道，经过所述第二二向色镜透射的所述荧光束被所述第一荧光收集通道收集，经过所述第二二向色镜反射的所述荧光束被所述第二荧光收集通道收集，所述第二方向垂直于所述第一方向。
14.如权利要求1所述的一种荧光收集装置，其特征在于，当所述荧光束与所述荧光收集通道的光轴之间的夹角为2.0°-8.0°时，所述荧光收集装置的收集效率为69.78％-98.64％。
15.一种荧光显微镜，其特征在于，包括如权利要求1-14中任一项所述的荧光收集装置。
...【技术特征摘要】
1.一种荧光收集装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述第一端面位于所述透镜组件的后焦面位置处，所述第一端面的直径大于或等于从所述透镜组件穿出的所述荧光束的直径。
3.如权利要求1所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述光子探测器包括感光面，所述感光面感测从所述第二端面传来的荧光束，所述感光面为矩形或圆形，所述矩形的宽或所述圆形的直径大于或等于所述第二端面的直径。
4.如权利要求3所述的一种荧光收集装置，其特征在于，沿所述第一方向，所述圆台镜与所述感光面之间设有探测器防护窗口片，所述荧光束从所述第二端面经过所述探测器防护窗口片到达所述感光面，所述探测器防护窗口片的后表面与所述感光面之间的间距不大于2mm且不小于0.1mm，所述探测器防护窗口片的前表面与所述第二端面的间距不大于1mm且不小于0.1mm。
5.如权利要求4所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述透镜组件包括沿第一方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜的直径为38-50.8mm，所述第一透镜的焦距为75mm，所述第二透镜的直径为30-50.8mm，所述第二透镜的焦距为39-40mm，所述第三透镜的直径为25-30mm，所述第三透镜的焦距为15-16.5mm。
6.如权利要求5所述的一种荧光收集装置，其特征在于，所述荧光传递收集组件还包括沿所述第一方向位于所述圆台镜和所述透镜组件之间的圆台镜固定窗口片，所述第一端面固定安装于所述圆台镜固定窗口片，所述第三透镜与所述圆台镜固定窗口片之间的间距为0.9-1mm。
7.如权利要求6所述的一种荧光收集装置，其特征在于，沿所述第一方向，所述圆台镜固定窗口片与所述感光面之间的距离为7-10mm，所述圆台镜沿所述第一方向的长度为7-9mm，所述第一端面的半径为2...
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