本申請涉及一種具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡。

背景技術(shù)：

共聚焦顯微鏡是二十世紀(jì)發(fā)展起來的一項具有劃時代意義的顯微鏡，與普通光學(xué)顯微鏡相比，成像分辨率得到了大大的提高，近年來，共聚焦顯微鏡因為其較高的分辨率成為了客戶的首選。

然而，現(xiàn)有的共聚焦顯微鏡不能滿足當(dāng)前的需求，功能較為單一，需要開發(fā)出具有多功能的共聚焦顯微鏡以滿足市場需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本申請開發(fā)出一種具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡以及符合其特定需求的樣品級聯(lián)平臺。

具體地，本申請之一提供了一種用于具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡的樣品級聯(lián)平臺，所述樣品級聯(lián)平臺包括：級聯(lián)平臺本體；三維位移臺，其被設(shè)置于所述級聯(lián)平臺本體上，對待測樣品位置進(jìn)行三維調(diào)節(jié)；載物臺，其與三維位移臺連接，用于放置所述待測樣品；樣品夾，其設(shè)置于所述載物臺上以用于夾持待測樣品。

優(yōu)選地，所述三維位移臺可以為三維高精密位移臺，用來對待測樣品的位置進(jìn)行納米級三維調(diào)節(jié)，因此，實現(xiàn)了可以對待測樣品進(jìn)行粗調(diào)的同時，還可以進(jìn)行高精度調(diào)節(jié)。

在一個具體實施方式中，所述級聯(lián)平臺本體包括級聯(lián)平臺面板和用于支撐所述級聯(lián)平臺面板的支撐元件。該支撐元件具有高度的穩(wěn)定性和高度的硬度，對所述級聯(lián)平臺面板具有支撐和防震作用。

在一個具體實施方式中，所述樣品級聯(lián)平臺還可配置多套樣品夾，并且可根據(jù)待測樣品選擇合適的尺寸、形狀、硬度的樣品夾。

本申請之二提供了一種具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡，所述共聚焦顯微鏡包括共聚焦顯微模塊、電化學(xué)成像模塊，以及如本申請之一所述的樣品級聯(lián)平臺；所述樣品級聯(lián)平臺向上連接電化學(xué)成像模塊，向下連接共聚焦顯微模塊。

所述樣品級聯(lián)平臺具有高度集成、可無縫對接共聚焦顯微模塊和電化學(xué)成像模塊的特點。所述該共聚焦顯微鏡不僅可以對待測樣品進(jìn)行三維觀察，還可以進(jìn)行電化學(xué)成像研究。

在一個具體實施方式中，所述共聚焦顯微模塊包括激光器模塊、二向色鏡、掃描振鏡、掃描透鏡、第一反射鏡、會聚鏡、物鏡、第二反射鏡、聚焦鏡、光闌和光電倍增管。

其中，激光器模塊用于發(fā)射激光。

當(dāng)所述激光器模塊包括多個激光器時，所述共聚焦顯微模塊還包括光束集成器，光束集成器用于將多束激光合成同軸激光。

優(yōu)選地，所述光束集成器中鏡片的數(shù)量根據(jù)所述激光器的發(fā)射的激光所需走的路徑確定。

進(jìn)一步優(yōu)選地，各個激光光束可按要求利用擴(kuò)束鏡分別擴(kuò)束成理想大小光斑后輸出。

二向色鏡用于反射激光器發(fā)射的激光或經(jīng)所述光束集成器同軸后的激光(即所述同軸激光)，和/或透射待測樣品發(fā)射出的熒光。根據(jù)實際需求，該二向色鏡可以為現(xiàn)有技術(shù)中的二向色鏡，也可以自主設(shè)計。例如根據(jù)二向色鏡反射的激光波長、透射的熒光波長、反射激光反射率、透射熒光透射率、鏡片平整度等參數(shù)自主設(shè)計膜層并鍍膜。本申請自主設(shè)計的二向色鏡具有良好的平整度，有效防止經(jīng)由二向色鏡的光束發(fā)生變形。

掃描振鏡用于改變經(jīng)所述二向色鏡反射的所述激光的方向，進(jìn)而掃描待測樣品的目標(biāo)區(qū)域。

進(jìn)一步優(yōu)選地，掃描速度快，可高精密定位樣品目標(biāo)區(qū)域。

掃描透鏡用于校正所述掃描振鏡在改變光束傳播方向后導(dǎo)致的畸變，和/或光束無法沿光軸傳播所引入的像差。

第一反射鏡用于反射通過所述掃描透鏡的激光。

會聚鏡用于會聚經(jīng)所述第一反射鏡反射的激光。

第二反射鏡用于反射待測樣品發(fā)射出的熒光。

聚焦鏡用于將經(jīng)由第二反射鏡的熒光聚焦在光電倍增管上。

光闌用于與所述待測樣品的焦面共軛，濾除雜散光，提高成像分辨率；進(jìn)一步優(yōu)選地，光闌大小可通過電動調(diào)節(jié)。

光電倍增管用于將接收到的熒光信號轉(zhuǎn)化成電信號，并將電信號處理以及算法擬合后形成的圖像輸出。

在一個具體實施方式中，所述激光器模塊包含至少一個激光器。

優(yōu)選地，所述激光器選自氣體激光器、固體激光器和半導(dǎo)體激光器中的至少一種。激光光束可以是空間光也可以是光纖輸出。

在一個具體實施方式中，所述電化學(xué)成像模塊包括電解池、夾持器、帶有探針的電極桿和三維定位裝置。

其中，電解池用于盛放待測樣品所需溶液。帶有探針的電極桿用于掃描待測樣品。其中，探針可根據(jù)使用情況隨時更換。夾持器用于固定帶有探針的電極桿。三維定位裝置用于納米級定位帶有探針的電極桿，從而可以帶動探針三維移動，其具有響應(yīng)速度快，移動精度高，掃描范圍大的特點，完成探針對待測樣品的掃描以及精確三維定位。

在一個具體實施方式中，所述電解池含有密封圈，以避免所述電解池漏液，進(jìn)而避免影響實驗效果。

在一個具體實施方式中，所述三維定位裝置為閉環(huán)控制方式。通過該種方式能夠?qū)悠愤M(jìn)行精度為納米級的定位。

本申請的具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡，不僅可以完成普通共聚焦顯微鏡的所有功能，同時還可實現(xiàn)電化學(xué)成像研究，打破了長期以來共聚焦顯微鏡無法擴(kuò)展其他功能模塊的局限。其主要應(yīng)用于電化學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的研究工作，為交叉學(xué)科研究提供了強(qiáng)有力的工具。

附圖說明

圖1顯示了一種具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡。

圖2顯示了實施例1的具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡的成像流程圖。

圖3顯示了樣品級聯(lián)平臺的三維結(jié)構(gòu)圖。

圖4顯示了另一種具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡。

圖5顯示了實施例2的具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡的成像流程圖。

部件和附圖標(biāo)記列表：

10，激光器模塊；12，光束集成器；14，二向色鏡；16，掃描振鏡；18，掃描透鏡；110，第一反射鏡；112，會聚鏡；114，物鏡；116，第二反射鏡；118，聚焦鏡；120，光闌；122，光電倍增管；20，樣品級聯(lián)平臺；22，樣品倉；24，樣品；30，電解池；32，夾持器；34，帶有探針的電極桿；36，三維定位裝置；40，光源；42，光開關(guān)；44，濾光片組；46，二向色鏡；48，快速共聚焦轉(zhuǎn)盤；410，物鏡；412，會聚鏡；414，相機(jī)；3-1，級聯(lián)平臺面板；3-2，三維位移臺；3-3，載物臺；3-4，樣品夾；3-5，支撐元件。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例詳述本申請，但本申請并不局限于這些實施例。

其中，本申請述及的“上”和“下”均以實物為基準(zhǔn)。

實施例1

如圖1所示，示出了本申請的一種具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡，其包括共聚焦顯微模塊、樣品級聯(lián)平臺、電化學(xué)成像模塊。

具體而言，共聚焦顯微模塊包括：激光器模塊10、光束集成器12、二向色鏡14、掃描振鏡16、掃描透鏡18、第一反射鏡110、會聚鏡112、物鏡114、第二反射鏡116、聚焦鏡118、光闌120、光電倍增管122。激光器模塊10發(fā)出的多色激光經(jīng)過光束集成器12合束后輸出，激光束經(jīng)由二向色鏡14反射至掃描振鏡16，掃描振鏡16會根據(jù)實驗需求對待測樣品進(jìn)行精確掃描，由于光束通過掃描振鏡16后會發(fā)生偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致偏離主光軸，故需要掃描透鏡18的負(fù)像差校正光束使光束仍沿主光軸傳播，校正后的光束依次通過第一反射鏡110、會聚鏡112和物鏡114后打到樣品目標(biāo)區(qū)域焦面上。當(dāng)激光束打在樣品上時，會使樣品受激發(fā)而發(fā)射出熒光，熒光依次通過物鏡114、會聚鏡112、第一反射鏡110、掃描透鏡18、掃描振鏡16、二向色鏡14、第二反射鏡116、聚焦鏡118、光闌120后進(jìn)入光電倍增管122成像。

樣品級聯(lián)平臺20包括：級聯(lián)平臺面板3-1；三維位移臺3-2；載物臺3-3、樣品夾3-4和支撐元件3-5。樣品級聯(lián)平臺20向上連接電化學(xué)成像模塊，向下連接共聚焦顯微模塊，自主開發(fā)具有高度兼容性。

樣品倉22用于將樣品與外界隔離開，使樣品免受污染。

電化學(xué)成像模塊包括：電解池30、夾持器32、帶有探針的電極桿34、三維定位裝置36。電解池30用于盛放待測樣品所需的溶液；夾持器32用于固定帶有探針的電極桿34；三維定位裝置36用于實現(xiàn)探針對樣品掃描和精確定位，采用壓電驅(qū)動其三維移動，其壓電路線記錄功能既提高了位移分辨率又可完成實驗的重現(xiàn)。

如圖2所示為該實施例具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡的成像流程圖。多個激光器輸出的激光通過光束集成器同軸后，先后通過掃描振鏡、掃描透鏡以及物鏡，最終會聚在樣品級聯(lián)平臺中的樣品上，樣品受激發(fā)出的熒光先后通過物鏡、掃描透鏡、掃描振鏡以及光闌，最終成像在光電倍增管處，實現(xiàn)對樣品的觀察。三維定位裝置帶動探針掃描待測樣品，可對待測樣品做電化學(xué)成像研究。

如圖3所示為樣品級聯(lián)平臺的詳細(xì)構(gòu)造。具體來講，樣品級聯(lián)平臺包括級聯(lián)平臺本體(所述級聯(lián)平臺本體包括級聯(lián)平臺面板3-1和支撐元件3-5)；載物臺3-3通過三維位移臺3-2固定于所述級聯(lián)平臺面板3-1上，載物臺上設(shè)有載物臺孔；樣品夾3-4設(shè)置于載物臺3-3上，以用于夾持待測樣品。另外，還包括級聯(lián)平臺面板上還包括至少一個開口，用于防止物鏡碰觸到級聯(lián)平臺面板3-1。

實施例2

下面將結(jié)合圖4說明本申請另一種具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡。在本實施中，與實施例1中相同的部件被賦予相同的附圖標(biāo)記，在此不做贅述，僅說明實施例2與實施例1的不同之處。

具體而言，共聚焦顯微模塊包括：光源40、光開關(guān)42、濾光片組44、二向色鏡46、快速共聚焦轉(zhuǎn)盤48、物鏡410、會聚鏡412、相機(jī)414。在光開關(guān)42打開時，光源40發(fā)出的寬波段光束通過濾光片組44濾光后獲得理想波長光束，光束通過二向色鏡46后進(jìn)入快速共聚焦轉(zhuǎn)盤48，最終通過物鏡410成像在樣品目標(biāo)區(qū)域，樣品被光束激發(fā)后發(fā)射出熒光，再經(jīng)由快速共聚焦轉(zhuǎn)盤48、二向色鏡46、會聚鏡412、濾光片組44后成像在相機(jī)414上，濾光片組44用于濾掉雜光，只讓熒光進(jìn)入相機(jī)414，減少雜散光提供信噪比。光開關(guān)42根據(jù)實驗要求打開或者關(guān)閉，進(jìn)而使光束進(jìn)入光路系統(tǒng)或者被阻擋。

如圖5所示為該實施例的具有電化學(xué)成像功能的共聚焦顯微鏡的成像流程圖。光源通過光開關(guān)后獲得理想波長光束，通過濾光片組濾掉雜光后，進(jìn)入快速共聚焦轉(zhuǎn)盤以及物鏡，最終會聚在級聯(lián)平臺的樣品倉中的樣品上，樣品受激發(fā)出的熒光先后通過物鏡、快速共聚焦轉(zhuǎn)盤、會聚鏡以及濾光片組，最終成像在相機(jī)處，實現(xiàn)對樣品的觀察。三維定位裝置帶動探針掃描樣品的目標(biāo)區(qū)域，可對樣品做電化學(xué)成像研究。

以上所述，僅是本申請的幾個實施例，并非對本申請做任何形式的限制，雖然本申請以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限制本申請，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本申請技術(shù)方案的范圍內(nèi)，利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許的變動或修飾均等同于等效實施案例，均屬于技術(shù)方案范圍內(nèi)。