專利名稱：倒置式數(shù)字全息顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型公開了一種倒置式數(shù)字全息顯微鏡，屬于數(shù)字全息術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，可用于三維實時形貌測量，生物細胞成像。
背景技術(shù)：
近年來生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，推動了在生物細胞尺度上觀測技術(shù)的發(fā)展。傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡，不能測量生物細胞的三維形貌；而共焦顯微鏡雖然分辨率較高，但由于要對生物樣品做標定，會對其產(chǎn)生影響，不利于無損觀測的需要。數(shù)字全息作為一種顯微成像技術(shù)，其無損、實時、可獲得定量相位分布的特點恰好是其在生物樣品成像上的優(yōu)勢。活體生物細胞一般為透明結(jié)構(gòu)，因此其相位圖像方能提供更多獨特的信息。不同于已有的相襯成像方法， 數(shù)字全息技術(shù)不需要對活體生物樣品進行標記、固定等處理就可獲得觀察對象定量的振幅和相位分布，從而實現(xiàn)對透明生物樣品的成像并進行定量分析。數(shù)字全息技術(shù)還可以實現(xiàn)對生物樣品形態(tài)的動態(tài)監(jiān)測，繼而可能用于獲取細胞動態(tài)特性、細胞間的相互作用以及細胞對藥物的反應(yīng)等信息，期望為早期醫(yī)學(xué)診斷和藥物設(shè)計等提供一定的分析評價依據(jù)。瑞士的Lyncee Tec公司是唯一的數(shù)字全息顯微鏡生產(chǎn)廠家，但其數(shù)字全息顯微鏡采用正立結(jié)構(gòu)，由于顯微物鏡有限的工作距離，特別是高倍率顯微物鏡的很短的工作距離，無法對在培養(yǎng)皿或培養(yǎng)液底部生長的樣品做實時高分辨率觀測；由于現(xiàn)有的顯微鏡系統(tǒng)是由空間光路構(gòu)成，整體大而重，引入光纖耦合系統(tǒng)可以有效減小顯微鏡的體積和重量，并且可以減小激光器的輕微震動對測量系統(tǒng)精度產(chǎn)生的影響

實用新型內(nèi)容為了解決數(shù)字全息顯微鏡體積和重量大，并且采取正立結(jié)構(gòu)無法觀察培養(yǎng)皿內(nèi)活體細胞的技術(shù)問題，本實用新型提出了一種倒置式數(shù)字全息顯微鏡。本實用新型采用如下技術(shù)方案激光器5的前方安置有光纖耦合器4，光纖耦合器 4通過光纖與光纖分束器3相連，光纖分束器3接出兩路光纖分別連接有光纖準直器1和光纖準直器6，光纖準直器1下方置有用于盛放樣品13的樣品臺11，樣品臺11連接在12. 二維平移臺上，樣品臺11下方置有安裝在一維平移臺10上的顯微物鏡9，顯微物鏡9與光纖準直器6對準合束晶體8的兩個相垂直的側(cè)面。合束晶體8下方置有C⑶相機7。(XD7與計算機14相連。激光器5出射的光經(jīng)過光纖耦合器4耦合進光纖，并被光纖分束器3分成兩路第一路是物光，通過一個光纖準直器1將光纖出射的發(fā)散球面光波準直成平行光，平行光豎直向下照射在水平放置的樣品13上，穿過樣品臺11，顯微物鏡9，并通過合束棱鏡8后照射在CXD相機7上；另一路是參考光，通過光纖準直器6整形成平行光，水平照射在合束棱鏡 8上，反射后與物光波干涉形成全息圖被CCD相機7.記錄；上述兩路光有夾角。上述的物光經(jīng)光纖準直器1準直成的平行光的直徑為5mm。上述的參考光經(jīng)過光纖準直器6準直成的平行光直徑為2cm。[0008]本實用新型可以取得如下有益效果該套實用新型可以對培養(yǎng)皿底部貼壁生長的活體細胞做長時間高分辨率觀測，而不需要將活細胞脫離其培養(yǎng)環(huán)境放在特制容器中觀察。系統(tǒng)集成度高，體積小，光學(xué)部件比常用系統(tǒng)少，并且由于采用光纖連接使激光器可以任意安裝在系統(tǒng)其他部位，避免了激光器輕微震動對系統(tǒng)精度的影響。

圖1倒置式數(shù)字全息顯微鏡的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2CXD相機采到的全息圖圖3全息圖的局部放大圖圖4實施例中樣品經(jīng)過倒置式數(shù)字全息顯微鏡后在電腦里所生成的三維顯示圖；圖5實施例中樣品經(jīng)過倒置式數(shù)字全息顯微鏡后在電腦里所生成的灰度顯示圖；圖中1、6、光纖準直器，2、光纖，3、光纖分束器，4、光纖耦合器，5、激光器，7、CXD 相機，8、合束晶體，9顯微物鏡，10、一維平移臺，11樣品臺，12 二維平移臺，13、樣品，14、計算機。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對于本實用新型做進一步的說明本實施例的布置方式如圖1所示激光器5的前方安置有光纖耦合器4，光纖耦合器4通過光纖與光纖分束器3相連，光纖分束器3接出兩路光纖分別連接有光纖準直器1和光纖準直器6，光纖準直器1下方置有用于盛放樣品11的樣品臺10，樣品臺10下方置有顯微物鏡9，顯微物鏡9與光纖準直器6對準合束晶體8的兩個相垂直的側(cè)面。合束晶體8下方置有CCD相機7。激光器5出射的光經(jīng)過光纖耦合器4耦合進光纖，并被光纖分束器3分成兩路第一路是物光，通過一個光纖準直器1，將光纖出射的發(fā)散球面光波準直成平行光，平行光豎直向下照射在水平放置的樣品11上，穿過樣品臺10，顯微物鏡9，并通過合束棱鏡8后照射在CXD相機7上；另一路是參考光，通過光纖準直器6整形成平行光，水平照射在合束棱鏡 8上，反射后與物光波干涉形成全息圖被CCD相機7記錄。實驗中用532nm綠光光源，20X顯微物鏡。樣品是放在普通塑料培養(yǎng)皿中的HELE 腫瘤細胞。圖2所示為系統(tǒng)采到的全息圖，圖3為其局部放大圖，可以清楚的看到傾斜的干涉條紋；圖4是再現(xiàn)后得到的相位圖，可以清楚看到培養(yǎng)液中生長的細胞形貌；圖5是圖4 的灰度顯示圖，灰度值代表高度信息，可以更清楚的看到視場中細胞的分布。
權(quán)利要求1.倒置式數(shù)字全息顯微鏡，包括光纖準直器(1、6)，光纖O)，光纖分束器(3)，光纖耦合器G)，激光器(5)，CCD相機(7)，合束晶體(8)，顯微物鏡(9)，一維平移臺(10)，樣品臺 (11)，二維平移臺(12)，樣品(13)；其特征在于激光器( 的前方安置有光纖耦合器G)，光纖耦合器(4)通過光纖與光纖分束器(3) 相連，光纖分束器C3)接出兩路光纖分別連接有光纖準直器(1)和光纖準直器(6)，光纖準直器(1)下方置有用于盛放樣品(13)的樣品臺(11)，樣品臺(11)連接在(12) 二維平移臺上，樣品臺(11)下方置有安裝在一維平移臺(10)上的顯微物鏡(9)，顯微物鏡(9)與光纖準直器(6)對準合束晶體⑶的兩個相垂直的側(cè)面，合束晶體⑶下方置有CCD相機(7)， CCD相機(7)與計算機(14)相連；激光器( 出射的光經(jīng)過光纖耦合器(4)耦合進光纖，并被光纖分束器( 分成兩路 第一路是物光，通過一個光纖準直器(1)將光纖出射的發(fā)散球面光波準直成平行光，平行光豎直向下照射在水平放置的樣品(1 上，穿過樣品臺(11)，顯微物鏡(9)，并通過合束棱鏡(8)后照射在C⑶相機(7)上；另一路是參考光，通過光纖準直器(6)整形成平行光，水平照射在合束棱鏡(8)上，反射后與物光波干涉形成全息圖被CCD相機(7)記錄；上述兩路光有夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置式數(shù)字全息顯微鏡，其特征在于上述的物光經(jīng)光纖準直器(1)準直成的平行光的直徑為5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒置式數(shù)字全息顯微鏡，其特征在于上述的參考光經(jīng)過光纖準直器(6)準直成的平行光直徑為2cm。
專利摘要倒置式數(shù)字全息顯微鏡，屬于數(shù)字全息術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，可用于三維實時形貌測量，生物細胞成像，其在激光器5的前方安置有光纖耦合器4，光纖耦合器4通過光纖與光纖分束器3相連，光纖分束器3接出兩路光纖分別連接有光纖準直器1和光纖準直器6，光纖準直器1下方置有用于盛放樣品13的樣品臺11，樣品臺11連接在二維平移臺12.上，樣品臺11下方置有安裝在一維平移臺10上的顯微物鏡9，顯微物鏡9與光纖準直器6對準合束晶體8的兩個相垂直的側(cè)面。合束晶體8下方置有CCD相機7。其可以對培養(yǎng)皿底部貼壁生長的活體細胞做長時間高分辨率觀測，系統(tǒng)集成度高，體積小，并且由于采用光纖連接使激光器可以任意安裝在系統(tǒng)其他部位。
文檔編號G02B21/36GK201974574SQ20112006121
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者萬玉紅, 張亦卓, 江竹青, 王云新, 王大勇 申請人:北京工業(yè)大學(xué)