CN205193097U - 一种原子力/荧光共定位显微成像系统 - Google Patents

一种原子力/荧光共定位显微成像系统 Download PDF

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吴宗斌
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Abstract

本申请公开了一种原子力/荧光共定位显微成像系统,该系统至少包括控制及信息整合系统、原子力显微装置、激光光源装置、荧光显微装置和联用平台。该系统通过将荧光显微成像技术与原子力显微成像法技术联用,建立了功能完整的快速成像系统,克服了荧光成像普适性差、采样速度慢、只能对平面清晰成像,以及原子力显微镜缺乏多组份识别功能和探测样品内部信息功能的缺点。

Description

一种原子力/荧光共定位显微成像系统
技术领域
本申请涉及一种原子力显微装置和荧光显微装置共定位成像系统。
背景技术
针对现有荧光显微镜和原子力显微镜联用技术和商品化产品的缺失,以及荧光成像的仪器普适性差、采样速度慢、只能对平面清晰成像和原子力显微镜缺乏多组份识别功能和探测样品内部信息功能等的主要不足,结合荧光显微镜和原子力显微镜的技术特点,搭建了联用系统。
本申请通过软件控制可以实现荧光显微镜图像和AFM图像的同步数据采集、图像共定位、图像后续处理和输出,构建了功能完整的快速成像系统。
实用新型内容
本申请提供了一种原子力/荧光共定位显微成像系统,通过将荧光显微成像技术与原子力显微成像法技术联用,建立了功能完整的快速成像系统。该系统克服了荧光成像普适性差、采样速度慢、只能对平面清晰成像,以及原子力显微镜缺乏多组份识别功能和探测样品内部信息功能的缺点。
所述原子力/荧光共定位显微成像系统,其特征在于,至少包括控制及信息整合系统、原子力显微装置、激光光源装置、荧光显微装置和联用平台;
所述联用平台与原子力显微装置相连,控制原子力显微装置的位置和角度;
所述控制及信息整合系统与原子力显微装置、激光光源装置、荧光显微装置和联用平台相连,调节控制原子力显微装置、激光光源装置、荧光显微装置和联用平台,整合荧光显微装置得到的成像信息和原子力显微装置得到的成像信息。
所述激光光源装置提供的光源束进入荧光显微装置,对原子力显微装置中样品承载装置上待测样品的某一位置进行荧光显微成像;同时,原子力显微装置对所述待测样品的同一位置进行原子力显微成像;控制及信息整合输出系统将荧光显微装置得到的成像信息和原子力显微装置得到的成像信息经控制及信息整合输出系统整合后输出。
所述联用平台与原子力显微装置相连,用于固定原子力显微装置,并带动原子力显微装置高精度移动,使原子力显微装置和荧光显微装置能够共定位矫正和成像。
优选地,所述控制及信息整合系统为控制及信息整合软件,用于控制原子力显微装置、激光光源装置、荧光显微装置和联用平台之间协调工作,实现原子力显微和荧光显微的共定位成像;并将荧光显微装置得到的成像信息和原子力显微装置得到的成像信息整合后输出。所述控制及信息整合软件能够完成原子力显微图像和荧光图像的同步采集、图像共定位、图像后期的处理和输出。
优选地,所述原子力显微装置包括光学成像仪I、透镜组、压电陶瓷管、探针、样品承载装置。所述样品承载装置用于承载待测样品;所述透镜组用于将待测样品和探针成像于光学成像仪I;所述光学成像仪I用于采集样品承载装置上所承载的待测样品的成像数据和探针的位置数据;所述的电陶瓷管用于控制探针;所述的探针用于对样品形貌扫描成像。
优选地,其特征在于,所述光学成像仪I包括电荷耦合元件(ChargeCoupledDevice,简写为CCD)。进一步优选地,所述光学成像仪I是光学CCD相机。
优选地,其特征在于,所述样品承载装置、探针、压电陶瓷管、透镜组、光学成像仪I自下到上依次同轴排列。
优选地,其特征在于,所述探针位于样品承载装置上方光学成像仪I的成像区域。
所述原子力显微装置还包括可以在二维方向上移动样品承载装置的微调机构。
优选地,所述荧光显微装置包括显微物镜、滤光镜、反射镜、成像物镜、光学成像仪II。
优选地,其特征在于,所述荧光显微装置中还包括调焦机构。荧光显微镜可以通过调焦机构改变显微物镜和样品盘距离,用于对样品更换和对样品调焦。
优选地,其特征在于,所述光学成像仪II包括电子倍增电荷耦合元件(ElectronMultiplyingChargeCoupledDevice,简写为EMCCD)。进一步优选地,所述光学成像仪II是光学EMCCD相机。
优选地,其特征在于,所述荧光显微装置位于原子力显微装置的下方。荧光显微装置中光学成像仪II的成像区域与光学成像仪I成像区域相同,并且成像光轴经过样品成像区域。光学成像仪II与光学成像仪I所采集到的图像尺寸,可以相同也可以不同。
所述激光光源装置由至少一个激光器组成。本领域技术人员可以根据实际要求,选择合适的激光器类型和激光器的数量。进入荧光显微装置的激光光源由多激光汇聚成一束,根据不同样品、不同实验要求,控制激光器的点亮顺序、点亮时间、功率等。
控制及信息整合系统的功能主要包括图像共定位控制、原子力显微成像信息和荧光显微成像信息的整合后输出。图像共定位控制是通过软件共坐标程序操控原子力显微装置的探针和联用平台的平移实现,并通过对光学成像仪I所采集的图像、原子力显微图像和光学成像仪II图像的融合实现荧光图像和光学成像仪II图像的精确定位校正。
所述的图像共定位过程是激光反射进入显微物镜,照射到样品上,激发的荧光在光学成像仪II上成像,所成图像与光学成像仪I所得图像对比分析,进行粗共定位矫正;粗共定位矫正后,扫描原子力显微图像,得到的图像与光学成像仪II的所得到的图像进行融合分析细共定位矫正。
本申请的有益效果包括但不限于:
本申请通过将荧光显微成像技术与原子力显微成像法技术联用,将原子力显微装置放置在了高精度联用平台上,通过平台的移动实现了俩个成像系统对样品的共定位,即可以实现对样品形貌的成像,又可以实现对样品内部信息的探测和多组份的识别。
附图说明
图1为本申请一种原子力/荧光共定位显微成像系统的结构示意图。
图2为本申请一种原子力/荧光共定位显微成像系统的共定位控制流程图。
图3为实施例1所得原子力/荧光共定位显微成像图像共定位照片;(a)为原子力显微镜照片,(b)为荧光显微镜照片,(c)为原子力/荧光共定位显微成像共定位照片。
部件及附图标记列表
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请,但本申请并不局限于这些实施例。
如图1所示,本实用新型的一种原子力显微镜和荧光显微镜联用共定位成像系统,包括:原子力显微镜(原子力显微装置,简写为AFM)1、联用平台2、入射激光4、荧光显微镜5。
具体而言,AFM包括:CCD相机10(光学成像仪I)、透镜组12、压电陶瓷管14、探针16、样品盘18(样品承载装置),依所述顺序从上至下依次放置。透镜组12放置于CCD相机10前端,可以对样品3及探针16成像;压电陶瓷管14控制探针16;样品盘18位于AFM上,在探针16下方,用于放置样品3;AFM固定于联用平台2上,随联用平台2移动。
联用平台2在原子力显微镜1和荧光显微镜5之间,是联用共定位成像系统主要组成部分,用于放置AFM,实现两个成像系统的共定位。
入射激光4是由激光光源装置(图中未示出)发出的多种激光光束汇聚成一束,通过滤光片52反射射入显微物镜50,照亮样品3。
荧光显微镜5(荧光显微装置),包括:显微物镜50、滤光片52、反射镜54、成像物镜56、EMCCD相机58(光学成像仪II),依所述顺序依次放在样品盘18下方。成像物镜56放置在EMCCD相机前方,将样品3激发后发出的荧光成像于EMCCD相机58上。显微物镜50与调焦机构相连,通过软件控制沿轴移动,实现对样品3调焦,清晰成像。滤光片52主要是将激光4引入光路,射向样品,在光路中可以改变滤光片52的位置,也可以达到相同的效果。反射镜54主要是改变光路方向,减小光路高度。
整个联用共定位成像系统工作流程如图2所示:将样品3放置于样品盘18上,开启光学CCD相机10、原子力显微镜1、荧光显微镜5、EMCCD相机58,开启入射激光4,通过软件选择入射激光波长、功率、时间等信息,激发样品3。控制调焦机构调节显微物镜50对样品3调焦,通过EMCCD相机58采集样品3的荧光图像。同时调节透镜组12使光学CCD相机10同时采集样品3的图像。对比分析图像,通过软件共坐标程序操控联用平台2的平移实现粗共定位校正。粗共定位校正后,采集AFM扫描图像,将AFM图像和荧光图像进行融合分析控制AFM探针16和联用平台2平移进行细共定位矫正。共定位校正后,实现荧光图像和AFM形貌图像同步数据采集、图像后续处理和输出。
实施例1
采用图1中原子力/荧光共定位显微成像系统对红细胞膜样品成像,结果如图3所示。(a)为原子力显微镜照片,(b)为荧光显微镜照片,(c)为原子力/荧光共定位显微成像照片。由图可以看出,对比两张图片,找出相同部分,经过软件处理,可以实现精度很高的共定位。
以上所述,仅是本申请的几个实施例,并非对本申请做任何形式的限制,虽然本申请以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限制本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例,均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种原子力/荧光共定位显微成像系统,其特征在于,至少包括控制及信息整合系统、原子力显微装置、激光光源装置、荧光显微装置和联用平台;
所述荧光显微装置位于原子力显微装置的下方;
所述联用平台与原子力显微装置相连,控制原子力显微装置的位置;
所述控制及信息整合系统与原子力显微装置、激光光源装置、荧光显微装置和联用平台相连,调节控制原子力显微装置、激光光源装置、荧光显微装置和联用平台,整合输出荧光显微装置得到的成像信息和原子力显微装置得到的成像信息。
2.根据权利要求1所述的原子力/荧光共定位显微成像系统,其特征在于,所述原子力显微装置包括光学成像仪I、透镜组、压电陶瓷管、探针、样品承载装置。
3.根据权利要求2所述的原子力/荧光共定位显微成像系统,其特征在于,所述光学成像仪I包括电荷耦合元件。
4.根据权利要求2所述的原子力/荧光共定位显微成像系统,其特征在于,所述样品承载装置、探针、压电陶瓷管、透镜组、光学成像仪I自下到上依次同轴排列。
5.根据权利要求2所述的原子力/荧光共定位显微成像系统,其特征在于,所述探针位于样品承载装置上方光学成像仪I的成像区域。
6.根据权利要求2所述的原子力/荧光共定位显微成像系统,其特征在于,所述原子力显微装置还包括可以在二维方向上移动样品承载装置的微调机构。
7.根据权利要求1所述的原子力/荧光共定位显微成像系统,其特征在于,所述荧光显微装置包括显微物镜、滤光镜、反射镜、成像物镜、光学成像仪II。
8.根据权利要求7所述的原子力/荧光共定位显微成像系统,其特征在于,所述荧光显微装置中还包括调焦机构。
9.根据权利要求7所述的原子力/荧光共定位显微成像系统,其特征在于,所述光学成像仪II包括电子倍增电荷耦合元件。
10.根据权利要求1所述的原子力/荧光共定位显微成像系统,其特征在于,所述激光光源装置由至少一个激光器组成。
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