一種iPALM顯微鏡用手動(dòng)超低溫樣品臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種用于干涉式熒光染料光激活定位(iPALM)顯微鏡的低溫生物樣品定位裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]生命科學(xué)是當(dāng)前最重要的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。生命奧秘的一個(gè)重要體現(xiàn)是納米尺度的生物分子機(jī)器所具有的復(fù)雜結(jié)構(gòu)及其神奇高效的生物學(xué)功能。研究物質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)離不開(kāi)顯微鏡，但是傳統(tǒng)的光學(xué)成像顯微鏡受限于可見(jiàn)光波長(zhǎng)，分辨率只有200納米左右，只能觀察到物質(zhì)微米和亞微米尺度結(jié)構(gòu)。電子顯微鏡由于電子流波長(zhǎng)短且可變而具有很高的放大倍數(shù)，理想狀態(tài)下可以觀測(cè)到原子的排列組合情況，或者說(shuō)分辨率可達(dá)亞納米水平。但是電子顯微鏡面對(duì)未知物難以識(shí)別微納結(jié)構(gòu)的屬性，而且用于分辨率稍低的幾納米至幾十納米結(jié)構(gòu)觀測(cè)成像質(zhì)量也不盡人意，這方面掃描電子顯微鏡稍優(yōu)于透射電子顯微鏡。為了填補(bǔ)物質(zhì)納米尺度結(jié)構(gòu)觀測(cè)技術(shù)的空白，近年來(lái)國(guó)際上出現(xiàn)了數(shù)種借助熒光探針標(biāo)記待測(cè)物的超高分辨顯微成像技術(shù)，如熒光染料光激活定位顯微鏡PALM，干涉式染料光激活定位顯微鏡iPALM，全內(nèi)反射熒光顯微鏡TIRFM，隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)熒光顯微鏡STORM等，它們所具有的高分辨率和熒光探針標(biāo)記識(shí)別功能為系統(tǒng)和深入研究生命科學(xué)現(xiàn)象提供了強(qiáng)有力的工具。其中iPALM顯微鏡因?yàn)橥瑫r(shí)具有分辨率高和能夠三維定位的優(yōu)點(diǎn)，得到特別的關(guān)注，近期呈現(xiàn)出與電子顯微成像技術(shù)整合聯(lián)用的趨勢(shì)。
[0003]但是iPALM顯微鏡與低溫電子顯微鏡聯(lián)用觀測(cè)生物樣品面臨一個(gè)巨大技術(shù)問(wèn)題，就是沒(méi)有合適的商品化低溫生物樣品臺(tái)。滿足要求的樣品臺(tái)應(yīng)具備以下功能:一是能夠使樣品溫度維持在_150°C以下；二是能夠直接使用載有生物樣品的透射電鏡銅網(wǎng)；三是能夠?qū)~網(wǎng)安放在兩個(gè)顯微物鏡中間不足4毫米的間隙且與鏡頭保持不小于0.5毫米距離；四是能夠?qū)悠肺恢眠M(jìn)行XY方向進(jìn)行微米級(jí)調(diào)節(jié)。目前，商品化的用于PALM顯微鏡的低溫樣品臺(tái)和常溫樣品臺(tái)都是單物鏡的，不能用于iPALM。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是將載有低溫生物樣品的電鏡銅網(wǎng)置于兩個(gè)顯微物鏡的間隙并使其溫度保持在_150°C以下，并且可以對(duì)樣品位置進(jìn)行XY方向微米級(jí)調(diào)控。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用液氮冷卻銅制冷芯及其上面的樣品桿和生物樣品，冷芯與液氮池整合在一起，可以從外部灌入液氮，采用抽真空及隔熱材料阻斷外界熱量的傳入控制和穩(wěn)定溫度；采用低導(dǎo)熱性材料制造微型XY位移臺(tái)，樣品桿固定其上，通過(guò)兩個(gè)外部微分頭實(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)節(jié)，微分頭桿與真空腔之間通過(guò)磁流體密封；為解決顯微物鏡伸入真空腔對(duì)真空的影響問(wèn)題，也采用磁流體密封，在保證密封的同時(shí)又不影響物鏡的軸向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
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[0005]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0006]圖1是手動(dòng)超低溫樣品臺(tái)縱向剖面圖。
[0007]圖2是手動(dòng)超低溫樣品臺(tái)橫向剖面圖。
[0008]圖3是基板結(jié)構(gòu)不意圖。
[0009]圖4是冷芯立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖5是大磁封縱向剖面圖。
[0011]圖6是X導(dǎo)軌立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖7是壓條立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖8是樣品桿立體結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0014]圖9是中板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖10是頂板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖11是Y導(dǎo)軌立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖12是位移調(diào)節(jié)器縱向剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0018]附圖1和附圖2所示手動(dòng)超低溫樣品臺(tái)包括真空腔1、基板2、支架3、隔熱套4、密封塞5、液氮管6、蓋板7、冷芯8、大磁封9、物鏡10、Y調(diào)節(jié)桿11、Χ導(dǎo)軌12、壓條13、樣品桿14、真空塞15、X調(diào)節(jié)桿16、中板17、頂板18、滾珠19、物鏡20、大磁封21、蓋板22、隔熱腿23、Y滑塊24、Y導(dǎo)軌25、小磁封罩26、壓條27、壓桿28、X滑塊29、小磁封罩30、Y微分頭31、X微分頭32、壓桿33、導(dǎo)磁圈34、磁鐵35、導(dǎo)磁圈36、固定圈37、磁鐵38、導(dǎo)磁圈39、螺釘40、擋圈41、導(dǎo)磁圈42、銅網(wǎng)43、磁圈44和小磁圈45組成。
[0019]真空腔I由金屬或非金屬制成，呈方桶狀，上下沿均有螺紋孔用于蓋板7和蓋板22的裝配。優(yōu)選地，真空腔I采用硬鋁加工，拋光后氧化處理。
[0020]基板2由金屬制成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如附圖3所示，小孔為安裝孔，中央大孔物鏡20穿過(guò)，右側(cè)上表面有兩道平行V形槽，以與中板17、頂板18和滾珠19共同組成XY位移臺(tái)。
[0021]支架3由低導(dǎo)熱率非金屬制成，優(yōu)選地，采用細(xì)孔泡沫陶瓷，圓錐形結(jié)構(gòu)，與冷芯8接觸面積小于I平方毫米。
[0022]隔熱套4由金屬或非金屬制成，安裝在真空腔I上，用于導(dǎo)出液氮管6，呈圓筒狀。
[0023]密封塞5由高膨脹率金屬或非金屬制成，優(yōu)選地，采用聚四氟乙烯，與隔熱套4配合面為圓錐形。
[0024]液氮管6采用不銹鋼制成，用于向冷芯8灌注液氮和排氣，通過(guò)膠結(jié)或過(guò)盈配合裝配在冷芯8上。
[0025]蓋板7由金屬或非金屬制成，方形，中間圓孔用于裝配大磁封9，邊緣加工有通孔用于通過(guò)螺栓裝配到真空腔I上。
[0026]冷芯8由銅或銅合金制成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如附圖4所示，下部為錐形面接平面，中間容積超過(guò)30毫升的空腔用于存放液氮，外部柱形區(qū)域?yàn)槲镧R10工作空間，底面通光孔直徑
2.5-3.5毫米，錐形面上方槽為樣品桿14定位槽。
[0027]大磁封9詳細(xì)結(jié)構(gòu)如附圖5所示，由磁鐵38、導(dǎo)磁圈39、螺釘40、擋圈41和導(dǎo)磁圈42組成，呈圓柱形，與蓋板7裝配。
[0028]物鏡10為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口(Μ4/5 " X 1/36 " ) 100 X物鏡，工作距離3-4毫米。
[0029]Y調(diào)節(jié)桿11由導(dǎo)熱性差非金屬材料制成，一端與Y微分頭31裝配，另一端與X滑塊裝配，帶動(dòng)頂板18改變樣品桿14Y方向位置。
[0030]X導(dǎo)軌12由金屬或非金屬材料制成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如附圖6所示，呈框架式，安裝在頂板18 —端，內(nèi)部裝配X滑塊29。
[0031]壓條13由非金屬材料制成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如附圖7所示，通過(guò)螺釘裝配到頂板18上，與壓條27 —起圍成樣品桿14安裝空間。
[0032]樣品桿14由銅合金制成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如附圖8所示，呈左薄右厚的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，右端尾部有螺紋孔用于轉(zhuǎn)移，左端有上粗下細(xì)的通孔，用于通光和放置生物樣品/電鏡銅網(wǎng)43。
[0033]真空塞15用金屬或非金屬材料制成，用于封住樣品桿14進(jìn)口。
[0034]X調(diào)節(jié)桿16由導(dǎo)熱性差非金屬材料制成，一端與Y微分頭32裝配，另一端與Y滑塊裝配，帶動(dòng)中板17改變樣品桿14X方向位置。
[0035]中板17由導(dǎo)熱率低的非金屬制成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如附圖9所示，為長(zhǎng)方形，一面縱向有兩條平行V形槽與頂板18的V形槽呈鏡面對(duì)稱，另一面橫向有兩條平行V形槽與基板2上V形槽相對(duì)應(yīng)。
[0036]頂板18由導(dǎo)熱率低的非金屬制成，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如附圖10所示，為缺角長(zhǎng)方形，一面縱向有兩條平行V形槽與中板18的V形槽呈鏡面對(duì)稱。
[0037]滾珠19由金屬或非金屬制成，優(yōu)選地，采用陶瓷，嵌于基板2與中板17以及中板17與頂板18對(duì)應(yīng)的V形槽內(nèi)。
[0038]物鏡20為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口(M4/5 " X 1/36 "