CN210155403U - 一种用于显微物镜的扫描器件 - Google Patents
一种用于显微物镜的扫描器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210155403U CN210155403U CN201921248510.5U CN201921248510U CN210155403U CN 210155403 U CN210155403 U CN 210155403U CN 201921248510 U CN201921248510 U CN 201921248510U CN 210155403 U CN210155403 U CN 210155403U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microscope objective
- photoelectric
- scanning device
- photoelectric detector
- sensitive unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000004621 scanning probe microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/02—Objectives
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
本实用新型涉及光学显微成像技术领域,具体涉及一种用于显微物镜的扫描器件,包括显微物镜镜体,显微物镜镜体的前孔径设有光电检测器,光电检测器中部设有与显微物镜对应的孔,光电检测器包括保护元件、滤光片、光电敏感单元和驱动电路,驱动电路的输出端与外部放大电路和计算机相连,保护元件的表面还镀有防反射光学镀膜。本方案通过光电检测器收集纤维物镜收集不到的荧光光子,相对现有技术,提高了扫描器件的荧光收集率。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学显微成像技术领域,具体涉及一种用于显微物镜的扫描器件。
背景技术
在扫描显微成像领域中,如多光子荧光扫描显微镜,利用近红外激光脉冲被显微物镜聚焦后在样品中激发出各向同性发射的荧光信号。生物组织通常表现出较强吸收和高散射的光学特性。激发出的荧光光子部分进入通过显微物镜的前孔径进入显微镜中从而成像,显微物镜的数值孔径和显微物镜前孔径越大,显微物镜能收集的荧光信号的强度越大。对于双光子荧光显微镜中常见的数值孔径为0.8,放大倍率为40X的显微物镜来说,高散射样品中只有不到10%的立体角内的荧光被显微物镜收集到。
近年来出现了很多技术来提高显微物镜对荧光光子的收集率,其中通过在显微物镜周围安排5-8根高数值孔径的光纤来收集显微物镜收集不到的荧光,可以在高数值孔径显微物镜下获得2倍荧光收集效率增强,在低数值孔径显微物镜获得20倍荧光收集效率增强。
不过由于荧光光子的散射角度离散性较大,进入额外收集光路后荧光光子多次反射路径复杂,损耗大,导致额外光学元件的实际收集效率受限。
实用新型内容
本实用新型意在提供一种用于显微物镜的扫描器件,提高现有技术中显微物镜的荧光收集率。
方案基本如下:一种用于显微物镜的扫描器件,包括显微物镜镜体,显微物镜镜体的前孔径设有光电检测器,光电检测器中部设有与显微物镜镜体对应的孔,光电检测器包括依次串联连接的滤光片、光电敏感单元和驱动电路,驱动电路的输出端与外部放大电路和计算机相连。
有益效果:部分散射角较小的荧光光子通过光电检测器中部的孔进入显微物镜镜体内,还有部分散射角较大的荧光光子穿过滤光片由光电敏感单元接收,驱动电路用于对光电敏感单元提供高电压和驱动信号,并与外部放大电路和计算机相连,同时将光电敏感单元产生的电信号传递到放大电路和计算机。本方案相对现有技术,提高了扫描显微镜的荧光收集率,以常用的数值孔径为0.8,放大倍率为40X的液浸物镜为例说明,该液浸物镜的荧光发射半角为arcsin(0.8/1.33)=30度,可以计算出,本发明在同款显微物镜镜体的前孔径周围布置宽度为1mm的环形光电检测器可以收集到荧光发射半角为30度至60度之间的荧光光子,相当于具有激发数值孔径为0.8,而收集数值孔径为1.0,因此大大提高了荧光收集效率,提高了成像的信噪比,提高了在高散射介质中的成像深度。
进一步,所述光电检测器还包括保护元件,滤光片、光电敏感单元和驱动电路均位于保护元件内。保护单元可以避免滤光片、光电敏感单元和驱动电路受到外部样品污染。
进一步,所述保护元件采用可透射可见光的绝缘材料制成,介电强度大于5MV/mm。这样使得光电检测器与显微物镜镜体之间电气隔离,防止光电检测器的光电敏感单元的高电压对样品和操作人员造成危害。
进一步,所述保护元件的表面还镀有防反射光学镀膜。减少荧光光子的反射,提高荧光光子的透射率。
进一步,所述光电敏感单元采用单一的雪崩二极管。单一雪崩二极管中央的孔可以通过机械钻孔或腐蚀加工而成,雪崩二极管相对于其它的光敏器件整体性更好。
进一步,所述光电敏感单元采用CCD、CMOS、FPA和PMT中的一种或多种。以上类型的光电敏感单元均为二维像素光电传感器,相对于雪崩二极管,工作电压易于控制。
进一步,所述光电敏感单元设置有多个,多个光电敏感单元呈环形阵列。光电敏感单元即可采用多片的雪崩二级管,也可采用多片的二维像素光电传感器,相对单一的雪崩二极管和二维像素光电传感器,不需进行孔的加工。
进一步,所述的光电检测器的保护元件与所述的光电敏感单元相对的表面为微透镜阵列,用于将荧光聚焦到光电敏感单元的每个像素点上,提高感光效率。
进一步,所述光电检测器外轮廓呈圆形或多边形。圆形和多边形都具有提高荧光收集率的作用。
进一步,所述光电检测器的孔中固定有低反射率的防护片。防护片可避免显微物镜污染。
附图说明
图1为本实用新型的荧光光子收集示意图。
图2为本实用新型光电检测器的结构示意图。
图3为本实用新型实施例一光电检测器的仰视示意图。
图4为本实用新型实施例二光电检测器的仰视示意图。
图5为本实用新型实施例三光电检测器的仰视示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
说明书附图中的附图标记包括:显微物镜镜体1、光电检测器2、保护元件2.1、滤光片2.2、光电敏感单元2.3、驱动电路2.4、检测对象9、孔11。
实施例一基本如下:
一种用于显微物镜的扫描器件,如图1所示,包括显微物镜镜体1,显微物镜镜体1的输入端与外部显微镜镜体的输出端相连。显微物镜镜体1的前孔径端周围设有环形的光电检测器2,光电检测器2与显微物镜镜体1通过连接结构进行固定。如图2,光电检测器2包括保护元件2.1,滤光片2.2,光电敏感单元2.3和驱动电路2.4。显微物镜镜体1的输出端与保护元件2.1的输入端相连,保护元件2.1的输出端与滤光片2.2的输入端相连,滤光片2.2的输出端与光电敏感单元2.3的输入端相连,光电敏感单元2.3的输出端与驱动电路2.4的输入端相连,驱动电路2.4的输出端连接有外部放大电路和计算机。
显微物镜镜体1用于收集检测对象9散射到孔径之内的荧光光子,光电检测器2用于收集显微物镜镜体1收集不到的部分荧光光子。
其中,保护元件2.1用于隔离外部检测对象9,其材质为可透射可见光波长的绝缘材料,同时其介电强度大于5MV/mm,这样可以使得保护元件2.1还可用于电气隔离,防止光电检测器2的光电敏感单元2.3的高电压对样品和操作人员造成危害。保护元件2.1的表面还镀有防反射光学镀膜,用于提高荧光光子的透射率。
其中,滤光片2.2用于滤出背向反射和背向散射的激发光,其材质为可透射可见光波长且介电强度大于5MV/mm的绝缘材料。
光电检测器2的光电敏感单元2.3用于将穿过滤光片2.2的荧光光子转化为电信号。
驱动电路2.4用于对光电敏感单元2.3提供高电压和驱动信号,并与外部放大电路和计算机相连,同时将光电敏感单元2.3产生的电信号传递到放大电路和计算机。
本实施例中,如图3所示,光电敏感单元2.3采用单一的大面积雪崩二极管(LargeArea Avalanche Photo Diode,LAAPD),中央的孔11经过机械钻孔或腐蚀加工而成,孔11中可以固定透明的防护片用于保护物镜,防护片可以采用低反射率的薄膜或玻璃片。中心区域的孔11用于透过显微物镜的激发光和接收部分散射荧光,大面积雪崩二极管的其余环形部分用于接收显微物镜镜体1前孔径之外接收不到的荧光光子。
由于雪崩二极管需要工作在反向偏置模式下,阴极面对液浸液体和生物样品,驱动电压高达数百至2000伏特,因此保护元件2.1由透光的绝缘材料构成,可以避免高电压对样品、显微镜和操作人员造成伤害。
实施例二:
与实施例一区别在于,如图4所示,光电检测器2的光电敏感单元2.3由多片的普通尺寸雪崩二极管(Avalanche Photo Diode,LAAPD)组成环形阵列,多片的普通尺寸雪崩二极管用于接收显微物镜镜体接收不到的荧光光子,相对于实施例一,该实施例下的雪崩二极管更容易获得,加工难度较低。
实施例三:
与实施例一区别在于,如图5所示,光电检测器2的光电敏感单元2.3由二维像素光电传感器组成阵列,如CCD(光电耦合器件)器件,CMOS(金属半导体氧化物)器件,FPA(焦平面阵列)器件,PMT(光电倍增管)器件,单光子计数器件或基于任何以上多种光电转换原理的混合器件,如滨松公司混合光电探测器(HPD),二维像素光电传感器的环形阵列用于接收显微物镜镜体接收不到的荧光光子。
其中保护元件2.1与所述的光电敏感单元2.3相对的表面可以采用微透镜阵列,微透镜可将荧光聚焦到二维像素光电传感器的每个像素点上,提高感光效率。
以上的仅是本实用新型的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种用于显微物镜的扫描器件,包括显微物镜镜体,其特征在于:显微物镜镜体的前孔径端设有光电检测器,光电检测器中部设有与显微物镜镜体对应的孔,光电检测器包括依次串联连接的滤光片、光电转换用的光电敏感单元和驱动电路,驱动电路的输出端连接有外部放大电路和计算机。
2.根据权利要求1所述的一种用于显微物镜的扫描器件,其特征在于:所述光电检测器还包括保护元件,滤光片、光电敏感单元和驱动电路均位于保护元件内。
3.根据权利要求2所述的一种用于显微物镜的扫描器件,其特征在于:所述保护元件为可透射可见光的绝缘保护元件,介电强度大于5MV/mm。
4.根据权利要求3所述的一种用于显微物镜的扫描器件,其特征在于:所述保护元件的表面还镀有防反射光学镀膜。
5.根据权利要求4所述的一种用于显微物镜的扫描器件,其特征在于:所述光电敏感单元采用单一的雪崩二极管。
6.根据权利要求4所述的一种用于显微物镜的扫描器件,其特征在于:所述光电敏感单元采用CCD、CMOS、FPA和PMT中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的一种用于显微物镜的扫描器件,其特征在于:所述光电敏感单元设置有多个,多个光电敏感单元呈环形阵列。
8.根据权利要求6所述的一种用于显微物镜的扫描器件,其特征在于:所述的光电检测器的保护元件与所述的光电敏感单元相对的表面为微透镜阵列。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种用于显微物镜的扫描器件,其特征在于:所述光电检测器外轮廓呈圆形或多边形。
10.根据权利要求9所述的一种用于显微物镜的扫描器件,其特征在于:所述光电检测器的孔中固定有低反射率的防护片。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2019102107307 | 2019-03-18 | ||
CN201910210730 | 2019-03-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN210155403U true CN210155403U (zh) | 2020-03-17 |
Family
ID=69448200
Family Applications (14)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201921248381.XU Expired - Fee Related CN210166556U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种三维微型内窥镜 |
CN201921248598.0U Expired - Fee Related CN210155405U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种包含光电检测器的显微物镜 |
CN201910712514.2A Pending CN111722388A (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种三维微型内窥镜 |
CN201921248510.5U Expired - Fee Related CN210155403U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种用于显微物镜的扫描器件 |
CN201921248596.1U Expired - Fee Related CN210166558U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种高荧光收集率显微镜 |
CN201910712515.7A Pending CN111722389A (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种高荧光收集率的微型内窥镜 |
CN201921248016.9U Expired - Fee Related CN210155402U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种包含拓展光电检测器的显微探头 |
CN201921247896.8U Expired - Fee Related CN210155400U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种高荧光收集率的微型内窥镜 |
CN201921256738.9U Expired - Fee Related CN210155406U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-05 | 一种三维头戴式显微镜 |
CN201921258175.7U Expired - Fee Related CN210572988U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-05 | 一种高荧光收集率的头戴式显微镜 |
CN201910717814.XA Pending CN111722390A (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-05 | 一种高荧光收集率的头戴式显微镜 |
CN201910718520.9A Pending CN111722391A (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-05 | 一种三维头戴式显微镜 |
CN201911268411.8A Pending CN110794563A (zh) | 2019-03-18 | 2019-12-11 | 一种高荧光收集率手持式显微镜 |
CN201922218716.XU Active CN211086789U (zh) | 2019-03-18 | 2019-12-11 | 一种高荧光收集率手持式显微镜 |
Family Applications Before (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201921248381.XU Expired - Fee Related CN210166556U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种三维微型内窥镜 |
CN201921248598.0U Expired - Fee Related CN210155405U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种包含光电检测器的显微物镜 |
CN201910712514.2A Pending CN111722388A (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种三维微型内窥镜 |
Family Applications After (10)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201921248596.1U Expired - Fee Related CN210166558U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种高荧光收集率显微镜 |
CN201910712515.7A Pending CN111722389A (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种高荧光收集率的微型内窥镜 |
CN201921248016.9U Expired - Fee Related CN210155402U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种包含拓展光电检测器的显微探头 |
CN201921247896.8U Expired - Fee Related CN210155400U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 一种高荧光收集率的微型内窥镜 |
CN201921256738.9U Expired - Fee Related CN210155406U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-05 | 一种三维头戴式显微镜 |
CN201921258175.7U Expired - Fee Related CN210572988U (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-05 | 一种高荧光收集率的头戴式显微镜 |
CN201910717814.XA Pending CN111722390A (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-05 | 一种高荧光收集率的头戴式显微镜 |
CN201910718520.9A Pending CN111722391A (zh) | 2019-03-18 | 2019-08-05 | 一种三维头戴式显微镜 |
CN201911268411.8A Pending CN110794563A (zh) | 2019-03-18 | 2019-12-11 | 一种高荧光收集率手持式显微镜 |
CN201922218716.XU Active CN211086789U (zh) | 2019-03-18 | 2019-12-11 | 一种高荧光收集率手持式显微镜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (14) | CN210166556U (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113552710B (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-18 | 清华大学 | 基于梯度变折射率透镜的多平面显微成像系统 |
CN115128788B (zh) * | 2022-05-30 | 2023-11-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | 与观测物平行的水平放置显微装置 |
-
2019
- 2019-08-02 CN CN201921248381.XU patent/CN210166556U/zh not_active Expired - Fee Related
- 2019-08-02 CN CN201921248598.0U patent/CN210155405U/zh not_active Expired - Fee Related
- 2019-08-02 CN CN201910712514.2A patent/CN111722388A/zh active Pending
- 2019-08-02 CN CN201921248510.5U patent/CN210155403U/zh not_active Expired - Fee Related
- 2019-08-02 CN CN201921248596.1U patent/CN210166558U/zh not_active Expired - Fee Related
- 2019-08-02 CN CN201910712515.7A patent/CN111722389A/zh active Pending
- 2019-08-02 CN CN201921248016.9U patent/CN210155402U/zh not_active Expired - Fee Related
- 2019-08-02 CN CN201921247896.8U patent/CN210155400U/zh not_active Expired - Fee Related
- 2019-08-05 CN CN201921256738.9U patent/CN210155406U/zh not_active Expired - Fee Related
- 2019-08-05 CN CN201921258175.7U patent/CN210572988U/zh not_active Expired - Fee Related
- 2019-08-05 CN CN201910717814.XA patent/CN111722390A/zh active Pending
- 2019-08-05 CN CN201910718520.9A patent/CN111722391A/zh active Pending
- 2019-12-11 CN CN201911268411.8A patent/CN110794563A/zh active Pending
- 2019-12-11 CN CN201922218716.XU patent/CN211086789U/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111722391A (zh) | 2020-09-29 |
CN111722390A (zh) | 2020-09-29 |
CN210155402U (zh) | 2020-03-17 |
CN210155405U (zh) | 2020-03-17 |
CN111722388A (zh) | 2020-09-29 |
CN210155406U (zh) | 2020-03-17 |
CN110794563A (zh) | 2020-02-14 |
CN210166556U (zh) | 2020-03-20 |
CN210572988U (zh) | 2020-05-19 |
CN210155400U (zh) | 2020-03-17 |
CN211086789U (zh) | 2020-07-24 |
CN210166558U (zh) | 2020-03-20 |
CN111722389A (zh) | 2020-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5106734B2 (ja) | 共焦点顕微鏡のための統合ピンホールを有する超高感度光検出器 | |
CN104198458B (zh) | 一种飞秒激光双光子荧光生物显微成像系统及其成像方法 | |
CN210155403U (zh) | 一种用于显微物镜的扫描器件 | |
KR20140027113A (ko) | 도광 픽셀 | |
US9395296B1 (en) | Two-dimensional optical spot location using a one-dimensional detector array | |
CN211086790U (zh) | 一种大视场手持式显微镜 | |
CN106769810B (zh) | 一种小型模块化多色流式细胞分析仪 | |
CN110967324A (zh) | 一种多通道实时荧光检测仪的光学检测装置 | |
US20110042555A1 (en) | Detector arrangement having increased sensitivity | |
KR20080052229A (ko) | 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 레이저 레이다 | |
CN212748736U (zh) | 基于光电二极管(pd)进行荧光检测的多通道切换装置 | |
CN210155429U (zh) | 一种包含光电检测器的共振扫描器 | |
CN209280920U (zh) | 一种基于光纤耦合的激光雷达接收装置及激光雷达 | |
US6987274B1 (en) | Light detection and imaging system and method including an array of sensors | |
US6730901B1 (en) | Sample imaging | |
CN211086791U (zh) | 一种手持式显微镜 | |
US20110139961A1 (en) | Low-luminance imaging device using silicon photomultiplier | |
CN217838953U (zh) | 一种基于实时荧光定量pcr的逐孔扫描多通道光路系统 | |
Pawley et al. | CCDiode: an optimal detector for laser confocal microscopes | |
CN209545689U (zh) | 一种小型化光锥耦合的像增强型相机 | |
RU211966U1 (ru) | Оптико-электронное устройство для обнаружения и определения координат объектов, излучающих в ультрафиолетовом диапазоне спектра | |
CN218240398U (zh) | 一种dtof接收装置、测距系统和机器人 | |
CN2704818Y (zh) | 一种电子轰击型高灵敏度位敏探测器件 | |
CN217981253U (zh) | 一种基于平板型光电成像探测器的光电检测装置 | |
CN1696622A (zh) | 一种红外焦平面成像方法及红外焦平面芯片 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200317 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |