CN213933597U - 一种低温红外荧光寿命成像探测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低温红外荧光寿命成像探测系统，涉及荧光技术领域，该低温红外荧光寿命成像探测系统包括倒置光学显微镜、物镜、全反镜、外壳、聚焦镜、可调节针孔、扩束镜、光纤耦合器、多模光纤、红外单光子探测器、超低温冷头、二向色镜模块、潜望镜组、光阑、可调中性滤波片组以及脉冲激光器。本实用新型从传统的可见光及近红外光扩展到了1500纳米左右的红外光波段，并且拥有较低的暗噪音级别，将荧光寿命成像与红外波长探测器相结合，进一步在红外波段研究物体在微观区域的荧光寿命分布，同时倒置光学显微镜拥有的共聚焦扫描成像功能，可以弥补高分辨红外荧光寿命成像的空白。

Description

一种低温红外荧光寿命成像探测系统

技术领域

本实用新型涉及荧光技术领域，尤其涉及一种低温红外荧光寿命成像探测系统。

背景技术

物体发出的荧光，含有多种光物理性质。例如，判断单分子镀膜的均匀性，光伏太阳能电池材料的光电转化及存储效率，分子间的能量传递，大分子蛋白的构型，细胞内的物质转移特性等。都可以通过对其荧光寿命的测量来进行有效的量化标定。荧光作为一种光能，是由其他相同或不同形式的能量转化而来，常见的形式有，光能之间的互相转化，由能量较高的短波长光能刺激样品，经过能级跃迁及内转化能机理，样品发射出能量较低的长波长的荧光。现阶段对光致荧光的研究主要集中于可见及红外波长范围内，除了样品本身发光集中于该波段之内以外，探测器件的感应波长范围也是限制实验所能采集波长范围的主要原因之一。因此当前需要设计一种低温超导探测器来达成对红外波长的探测，该探测器可以红外波段有良好的探测效率，耦合形式为常见的光纤耦合形式，可以较为便利的耦合到显微系统中。

实用新型内容

为了克服现有技术中相关产品的不足，本实用新型提出一种低温红外荧光寿命成像探测系统。

本实用新型提供了一种低温红外荧光寿命成像探测系统，包括：倒置光学显微镜，所述倒置光学显微镜的样品台正下方设置有物镜，所述样品台上对应于物镜的位置固定放置有荧光探测的样品；所述物镜的正下方设置有全反镜；所述倒置光学显微镜的一侧设置有隔光的外壳，所述外壳的外侧依次设置有红外单光子探测器和超低温冷头，所述外壳内设置有聚焦镜、可调节针孔、扩束镜以及光纤耦合器，所述全反镜、聚焦镜、可调节针孔、扩束镜、光纤耦合器依次同轴设置，所述光纤耦合器与所述红外单光子探测器通过多模光纤连通；所述物镜和全反镜之间设置有二向色镜模块，所述倒置光学显微镜的另一侧面设置有脉冲激光器，所述脉冲激光器的输出方向上还依次设置有可调中性滤波片组、光阑以及潜望镜组，所述脉冲激光器输出的具有周期性短脉冲序列的激光依次通过所述可调中性滤波片组、光阑以及潜望镜组到达所述二向色镜模块并反射到所述物镜中，从而聚焦到样品的特定区域。

在本实用新型的某些实施方式中，所述扩束镜和光纤耦合器之间的光路中还可以设置有滤光片。

在本实用新型的某些实施方式中，所述扩束镜和光纤耦合器之间的光路中还可以设置有偏振片。

与现有技术相比，本实用新型有以下优点：

本实用新型实施例所述低温红外荧光寿命成像探测系统从传统的可见光及近红外光扩展到了1500纳米左右的红外光波段，并且拥有较低的暗噪音级别，将荧光寿命成像与红外波长探测器相结合，进一步在红外波段研究物体在微观区域的荧光寿命分布，同时倒置光学显微镜拥有的共聚焦扫描成像功能，可以弥补高分辨红外荧光寿命成像的空白。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述低温红外荧光寿命成像探测系统的主视图；

图2为本实用新型所述低温红外荧光寿命成像探测系统的侧视图。

附图标记说明：

1、倒置光学显微镜；2、样品；3、物镜；4、全反镜；5、外壳；6、聚焦镜；7、可调节针孔；8、扩束镜；9、光纤耦合器；10、多模光纤；11、红外单光子探测器；12、超低温冷头；13、二向色镜模块；14、潜望镜组；15、光阑；16、可调中性滤波片组；17、脉冲激光器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本实用新型的较佳实施例。本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

参阅图1-2所示，所述低温红外荧光寿命成像探测系统包括倒置光学显微镜1，所述倒置光学显微镜1的样品2台正下方设置有物镜3，所述样品2台上对应于物镜3的位置固定放置有荧光探测的样品2；所述物镜3的正下方设置有全反镜4；所述倒置光学显微镜1的一侧设置有隔光的外壳5，所述外壳5的外侧依次设置有红外单光子探测器11和超低温冷头12，所述外壳5内设置有聚焦镜6、可调节针孔7、扩束镜8以及光纤耦合器9，所述全反镜4、聚焦镜6、可调节针孔7、扩束镜8、光纤耦合器9依次同轴设置，所述光纤耦合器9与所述红外单光子探测器11通过多模光纤10连通；所述物镜3和全反镜4之间设置有二向色镜模块13，所述倒置光学显微镜1的另一侧面设置有脉冲激光器17，所述脉冲激光器17的输出方向上还依次设置有可调中性滤波片组16、光阑15以及潜望镜组14，所述脉冲激光器17输出的具有周期性短脉冲序列的激光依次通过所述可调中性滤波片组16、光阑15以及潜望镜组14到达所述二向色镜模块13并反射到所述物镜3中，从而聚焦到样品2的特定区域。

在荧光激发方面，采用光致发光，如图1所示，样品2首先被放置于适配的夹具上，然后被置于样品2台上，由于激发光源置于倒置光学显微镜1后方进入，如图2所示，为所述脉冲激光器17输出的具有周期性短脉冲序列的激光，脉冲宽度在皮秒甚至更低的飞秒级别。通过所述可调中性滤波片组16、光阑15以及潜望镜组14一系列的光路引导，将光高调至倒置光学显微镜1第一层光路的高度，从倒置光学显微镜1第一层光路的后入口进入，再通过二向色镜模块13，激光被反射到物镜3中，从而聚焦到样品2的特定区域，这样就可以使用时间相关单光子计数(TCSPC)来测量样品2发光的荧光寿命。

在荧光探测方面，被电能激发的样品2所发射出的荧光，通过物镜3后，经过倒置光学显微镜1的下层光路的左出口输出，再经过特制的探测单元，包括依次设置在的隔光的外壳5内的聚焦镜6、可调节针孔7、扩束镜8以及光纤耦合器9，将荧光收集光纤耦合器9中，从而通过多模光纤10传递到另一侧的由红外单光子探测器11和超低温冷头12组成的低温红外探测器。由于该探测器采用光纤耦合方式，其光密闭性良好。

在本实用新型实施例中，所述扩束镜8和光纤耦合器9之间的光路中还可以设置有滤光片，用于对不同波长的光进行筛选。

在本实用新型实施例中，所述扩束镜8和光纤耦合器9之间的光路中还可以设置有偏振片，因为低温探测器可能有较大的偏振敏感性，可以用于筛选特定偏振的荧光，用以研究样品2发出荧光的偏振特性。

本实用新型实施例所述低温红外荧光寿命成像探测系统从传统的可见光及近红外光扩展到了1500纳米左右的红外光波段，并且拥有较低的暗噪音级别，将荧光寿命成像与红外波长探测器相结合，进一步在红外波段研究物体在微观区域的荧光寿命分布，同时倒置光学显微镜1为IX73型号拥有的共聚焦扫描成像功能，可以弥补高分辨红外荧光寿命成像的空白。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种低温红外荧光寿命成像探测系统，其特征在于，包括：倒置光学显微镜，所述倒置光学显微镜的样品台正下方设置有物镜，所述样品台上对应于物镜的位置固定放置有荧光探测的样品；所述物镜的正下方设置有全反镜；所述倒置光学显微镜的一侧设置有隔光的外壳，所述外壳的外侧依次设置有红外单光子探测器和超低温冷头，所述外壳内设置有聚焦镜、可调节针孔、扩束镜以及光纤耦合器，所述全反镜、聚焦镜、可调节针孔、扩束镜、光纤耦合器依次同轴设置，所述光纤耦合器与所述红外单光子探测器通过多模光纤连通；所述物镜和全反镜之间设置有二向色镜模块，所述倒置光学显微镜的另一侧面设置有脉冲激光器，所述脉冲激光器的输出方向上还依次设置有可调中性滤波片组、光阑以及潜望镜组，所述脉冲激光器输出的具有周期性短脉冲序列的激光依次通过所述可调中性滤波片组、光阑以及潜望镜组到达所述二向色镜模块并反射到所述物镜中，从而聚焦到样品的特定区域。

2.根据权利要求1所述的低温红外荧光寿命成像探测系统，其特征在于：所述扩束镜和光纤耦合器之间的光路中还可以设置有滤光片。

3.根据权利要求1所述的低温红外荧光寿命成像探测系统，其特征在于：所述扩束镜和光纤耦合器之间的光路中还可以设置有偏振片。

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