一种基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置论文和设计-杜民

全文摘要

本实用新型涉及一种基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置，包括位于倒置显微镜的载物台平面之下的二向组件，所述二向组件沿光线的入射方向依次设置有980nm激光器、980nm激光扩束镜、二向色片、显微镜物镜，所述二向色片与水平面的夹角为45°，所述980nm激光扩束镜包括沿光线的入射方向依次设置的双凹透镜、双凸透镜。该基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置的结构简单。

主设计要求

1.一种基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置，其特征在于：包括位于倒置显微镜的载物台平面之下的二向组件，所述二向组件沿光线的入射方向依次设置有980nm激光器、980nm激光扩束镜、二向色片、显微镜物镜，所述二向色片与水平面的夹角为45°，所述980nm激光扩束镜包括沿光线的入射方向依次设置的双凹透镜、双凸透镜。

设计方案

2.根据权利要求1所述的基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置，其特征在于：所述二向色片的旁侧设置有用以吸收未经二向色片垂直投射的掉杂散光的光学暗室。

3.根据权利要求2所述的基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置，其特征在于：所述980nm激光器、980nm激光扩束镜、二向色片位于同一光轴A上，所述二向色片、显微镜物镜、载物台平面位于与光轴A垂直的光轴B上，所述二向色片、光学暗室位于与光轴A同轴的光轴C上。

4.根据权利要求1所述的基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置，其特征在于：所述二向色片选择长波980nm反射和短波550nm透射的二向色性短波通光学件。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置。

背景技术

倒置荧光显微镜是一种荧光检测的专用工具，是为了适应生物、医学等领域要求的新式显微镜，因物镜、聚光镜和光源的位置颠倒将其称为“倒置显微镜”。该类型的荧光显微镜采用的光源是紫外光波,其波长较短，根据斯托克斯定律认为波长短频率较高的波可以激发出波长比较长的频率低的光，比如说紫外光可以激发出可见光、可见光可以激发出红外线，之后利用激发光去照射荧光标记的样品，同时将荧光基团所发射的荧光信号记录和收集。

目前现有的倒置荧光显微镜中的荧光光源普遍采用的是高压汞灯，典型的高压汞灯通常采用的是石英玻璃制作，由荧光泡壳和放电管两部分组成，在管内装有高压的水银蒸汽，在主电级与辅助电极之间加上电源电压产生辉光放电，发射出很强的紫外光可以激发荧光物质，同时也会使得处在管内的水银蒸发，管内的温度迅速升高，如若温度较高的时候这时需要散热系统。

现有技术的缺陷：（1）采用高压汞灯作为光源，由于在工作时候超高压汞灯的温度极高需要散热系统且其整个耗电较大，从环保角度来看对于高压汞灯后期的处理如若处理不当的话还会对环境造成污染。（2）所采用的紫外光属于短波，这时会出现有来自内源性荧光物质和同时标记荧光染料的背景干扰由于部分生物样品自发荧光，选择性不够明确，导致其信噪比降低，灵敏度低。（3）在光的照射下荧光物质所激发出的荧光强度会随着时间的推移在逐渐的减弱乃至消失的现象，光稳定性比较差，容易被漂白。（4）紫外或可见光激发时在生物的穿透性有限，通常小于5mm，长时间辐射会容易引起DNA损伤或者细胞死亡。（5）其吸收和发射带比较宽，在多色成像的时候容易串色。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置，不仅结构简单，而且便捷高效。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置，包括位于倒置显微镜的载物台平面之下的二向组件，所述二向组件沿光线的入射方向依次设置有980nm激光器、980nm激光扩束镜、二向色片、显微镜物镜，所述二向色片与水平面的夹角为45°，所述980nm激光扩束镜包括沿光线的入射方向依次设置的双凹透镜、双凸透镜。

优选的，所述二向色片的旁侧设置有用以吸收未经二向色片垂直投射的掉杂散光的光学暗室。

优选的，所述980nm激光器、980nm激光扩束镜、二向色片位于同一光轴A上，所述二向色片、显微镜物镜、载物台平面位于与光轴A垂直的光轴B上，所述二向色片、光学暗室位于与光轴A同轴的光轴C上。

优选的，所述二向色片选择长波980nm反射和短波550nm透射的二向色性短波通光学件。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：该基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置的结构简单，采用波长为980nm的红外激光其能量较低对生物的组织穿透性较好而且不会对生物造成损害；利用980nm激光器发出激光，进入980nm激光扩束镜减小激束发散角的同时扩展激光束的直径将激光的能量降低。沿着980nm激光扩束镜出射口的光线一部分通过45度的二向色片，另一部分通过45度的二向色片使其垂直的通过显微镜物镜共聚焦地投射到载物台平面的玻璃器皿内的待测物质，980nm激光扩束镜能够降低激光束的发散角，进而使激光器聚焦的光斑更小；当待测物质的荧光材料采用稀土上转换荧光材料作为荧光标记物时，本申请能够与CCD相机配合，解决了普通荧光显微镜出现的由于背景荧光的干扰、不稳定以及对生物组织造成损伤的缺点，提高信噪比，使检测灵敏度大大提高同时也降低了仪器对滤光片的性能上的苛刻要求从而降低成本。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例的光学系统图。

图2为本实用新型实施例中二向色片的光谱特性图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~2所示，一种基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置，包括位于倒置显微镜的载物台平面1之下的二向组件，所述二向组件沿光线的入射方向依次设置有980nm激光器2、980nm激光扩束镜3、二向色片4、显微镜物镜5，所述二向色片与水平面的夹角为45°，所述980nm激光扩束镜包括沿光线的入射方向依次设置的双凹透镜6、双凸透镜7。

在本实用新型实施例中，所述二向色片的旁侧设置有用以吸收未经二向色片垂直投射的掉杂散光的光学暗室8。

在本实用新型实施例中，所述980nm激光器、980nm激光扩束镜、二向色片位于同一光轴A上，所述二向色片、显微镜物镜、载物台平面位于与光轴A垂直的光轴B上，所述二向色片、光学暗室位于与光轴A同轴的光轴C上；利用980nm激光器发出激光，进入980nm激光扩束镜减小激束发散角的同时扩展激光束的直径将激光的能量降低。沿着980nm激光扩束镜出射口的光线一部分通过45度的二向色片，另一部分通过45度的二向色片使其垂直的通过显微镜物镜共聚焦地投射到载物台平面的玻璃器皿内的待测物质，为了避免激发光的泄露，光学暗室用于吸收掉杂散光。

在本实用新型实施例中，玻璃器皿内的待测物质在荧光材料上选择的是掺杂稀土元素的固体化合物，利用稀土元素的亚稳态能级特性，可吸收多个低能量的长波辐射，其光化学较为稳定，不易被漂白可用于长期成像。将稀土上转换荧光材料作为荧光标记物应用于生物标本使其只能观察上转换荧光本身发光，而不具备上转换发光性能的被测生物不发光，使其检测背景值降低，提高检测灵敏度。与此同时消除了来自内源性荧光物质和同时标记的荧光染料的背景干扰，提高信噪比。

在本实用新型实施例中，所述二向色片选择长波980nm反射和短波550nm透射的二向色性短波通光学件，如爱特蒙特光学Edmund Optics® #69-219二向色性短波通滤光片，尺寸为25mm×38mm×3mm，其光谱特性如图2所示。

在本实用新型实施例中，所述980nm激光扩束镜选择的是B型YAG激光扩束镜，由于其带水冷循环，可以降低镜片温度，从而延长使用寿命，提高光束的稳定性，另外一方面其发散角可调，通过调整发散角度可以改变聚焦点位置与光斑分布；图1中的激光扩束镜的基本类型为伽利略形式，由一个负透镜和一个正透镜组成。

在本实用新型实施例中，所述二向色片安装在现有的光学调整架上。

在本实用新型实施例中，玻璃器皿内的上转换荧光物质所受激发产生的荧光需要经550nm窄带滤光片收集。

在本实用新型实施例中，倒置显微镜相比于正置显微镜其自由度更大些，正置显微镜对于样本的大小会有较大的限制，倒置显微镜相比于正置显微镜其操作步骤较少，短时间内观察更多的试样，采用倒置显微镜不会导致物镜撞坏试样，可以让操作员更加专注在于自己的任务，不用花时间担心可能损坏工具和试样，例如采用江南XD-202倒置显微镜，在光路改造时将其荧光滤色镜盒替换成二向组件即可。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可以得出其他各种形式的基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

设计图

一种基于上转换荧光倒置显微镜的980nm红外光源装置论文和设计

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