CN217639726U - 一种光片显微装置和样品检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种光片显微装置及样品检测系统，光片显微装置包括：光源、超透镜以及显微物镜；超透镜将光源发出的激发光束会聚形成照射样品的光片；其中，光片位于显微物镜的光轴上；超透镜的光轴与显微物镜的光轴垂直；在光片沿着所述显微物镜的光轴产生位移的情况下，显微物镜，获取光片位移时经过的样品中不同平面的二维图像；光片显微装置利用所述光片沿着显微物镜的光轴的位移对样品进行层析检测。本实用新型实施例提供的光片显微装置通过光片在显微物镜的光轴方向的位移实现层析检测时微小纵向位移，层析检测分辨率高，精度高且检测可靠性强。

Description

一种光片显微装置和样品检测系统

技术领域

本实用新型涉及超透镜应用技术领域，具体而言，涉及一种光片显微装置和样品检测系统。

背景技术

目前，光片荧光显微系统具有高分辨率、低损伤等优点。在光片荧光显微系统中，通常是由“片型”的光在侧方对样品进行照射，然后通过显微镜观察记录图像，而对于光片荧光显微系统，层析检测时纵向可分辨最小位移精度差，无法对样品进行可靠的层析检测。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种光片显微装置和样品检测系统。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种光片显微装置，用于对样品进行检测，包括：光源、超透镜以及显微物镜；所述超透镜，将光源发出的激发光束会聚形成照射所述样品的光片；其中，所述光片位于所述显微物镜的光轴上；所述超透镜的光轴与所述显微物镜的光轴垂直；

在光片沿着所述显微物镜的光轴产生位移的情况下，显微物镜，获取光片位移时经过的样品中不同平面的二维图像；光片显微装置利用所述光片沿着显微物镜的光轴的位移对样品进行层析检测。

第二方面，本申请实施例还提供了一种样品检测系统，包括：样品载物台和上述第一方面所述的光片显微装置；所述光片显微装置对所述样品载物台上放置的样品进行层析检测。

本实用新型实施例上述第一方面和第二方面提供的方案中，通过超透镜的会聚作用，将光源发出的激发光束会聚形成照射样品的光片，且光片位于显微物镜的光轴上，光片沿着显微物镜的光轴发生位移来实现对样品的层析检测，与相关技术中光片显微系统的层析检测的分辨率低，无法对样品进行可靠的层析检测相比，将超透镜作为照明物镜，通过超透镜对激发光束进行相位调制，将光源发出的激发光束会聚形成照射样品的光片，通过光片沿显微物镜光轴的方向移动的方式对样品进行层析检测，由于超透镜可以使光片沿显微物镜光轴的方向进行纳米级的移动，到达了细胞尺寸，这大大提高了层析分辨率和对样品检测的可靠性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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示出了本实用新型实施例所提供的一种基于惠更斯超透镜的光片显微装置示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的一种惠更斯超透镜的相位分布示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的又一种基于惠更斯超透镜的光片显微装置示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的一种基于可调超透镜的光片显微装置示意图；

图5示出了本实用新型实施例所提供的一种可调超透镜的相位分布示意图；

图6示出了本实用新型实施例所提供的又一种基于可调超透镜的光片显微装置示意图；

图7示出了本申请实施例所提供的纳米结构的可选的结构示意图；

图8示出了本申请实施例所提供的超结构单元的可选的结构示意图；

图9示出了本实用新型实施例所提供的又一种基于惠更斯超透镜的光片显微装置示意图；

图10示出了本实用新型实施例所提供的又一种惠更斯超透镜的相位分布示意图。

图标：1、基于惠更斯超透镜的光片显微装置；10、光源；11、惠更斯超透镜；12、第一显微物镜；13、光阑；2、基于可调超透镜的光片显微装置；21、可调超透镜；22、第二显微物镜。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

光片显微系统与传统显微系统的不同在于激发光的照明方式不同，光片显微系统的照明光是一张与成像面平行的光片，只有焦平面的样品被照亮，成像物镜垂直于照明物镜放置，并聚焦在光片上获得荧光信号。光片荧光显微系统中照明物镜焦平面上下的样品不会被激发，提高了图像和背景的反差及轴向分辨率，且减少了光漂白性和光毒性，具有高分辨率、低损伤等优点。然而相关技术中的光片显微系统中层析检测的纵向可分辨最小位移，即层析检测的分辨率，主要靠位移平台移动待测样品获得，由于移动平台移动精度受限，很难达到细胞尺寸级别的移动，所以无法对细胞进行细致的分析。

基于此，本申请实施例提出一种光片显微装置和样品检测系统，通过超透镜的会聚作用，将光源发出的激发光束会聚形成照射样品的光片，且光片位于显微物镜的光轴上，光片沿着显微物镜的光轴产生位移能够实现对样品的层析检测，与相关技术中光片显微系统的层析检测分辨率差，无法对样品进行可靠的层析检测相比，通过光片在显微系统的光轴方向的位移能够层析检测时实现纳米级别的纵向最小位移，检测精度高，可靠性强。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细的说明。

为了提高光片显微装置纵向的层析分辨率，本实施例提出一种光片显微装置，用于对样品进行检测，至少包括：光源、超透镜以及显微物镜。超透镜将光源发出的激发光束会聚形成照射样品的光片；其中，光片位于显微物镜的光轴上；超透镜的光轴与显微物镜的光轴垂直；在光片沿着所述显微物镜的光轴产生位移的情况下，显微物镜，获取光片位移时经过的样品中不同平面的二维图像；光片显微装置利用所述光片沿着显微物镜的光轴的位移对样品进行层析检测。

光片显微装置采用光片荧光显微成像技术成像，成像原理如下：光源发射出第一波长的光(如紫外光或紫蓝光)，第一波长的光作为激发光照射被测样品，激发标本内的荧光物质发射出波长更长的可见荧光后，再通过物镜和目镜的放大进行观察。激发显微镜下标本内的荧光物质，使之发射荧光。被测样品细胞中有些物质，如叶绿素等，受紫外线照射后可发荧光；另有一些物质本身虽不能发荧光，但如果用荧光染料或荧光抗体染色后，经紫外线照射亦可发出荧光，光片荧光显微成像技术就是对这类物质进行定性和定量研究的手段之一。

为实现光片沿着显微物镜的光轴的移动，本实用新型一实施例中提供了一种基于惠更斯超透镜的光片显微装置。光片显微装置还包括光阑；超透镜采用惠更斯超透镜；光阑位于惠更斯超透镜和光源之间，并与惠更斯超透镜同光轴设置，光源发出的激发光束通过光阑入射至惠更斯超透镜；光源相对于惠更斯超透镜位置可调；光源位置改变，光源发出的激发光束发生偏转，从而改变激发光束经过惠更斯超透镜后的聚焦位置，使光片沿着所述显微物镜的光轴产生位移，其中，激发光束的偏转方向与光片的位移方向相反。

为实现光片沿着显微物镜的光轴的移动，本实用新型又一实施例中提供了一种基于可调超透镜的光片显微装置。光片显微装置中的超透镜，采用可调超透镜；可调超透镜，对光源发射的激发光束进行相位调制，改变所述可调超透镜的焦点位置，可调超透镜的焦点位置沿着显微物镜的光轴发生位移时，光片沿着显微物镜的光轴产生位移，在焦点位置形成的光片沿着显微物镜的光轴产生位移。

下面，将分别对上述两种类型超透镜的光片显微装置进行详细介绍。

实施例一

参见图1和图3所示的基于惠更斯超透镜的光片显微装置示意图以及图2所示的惠更斯超透镜的相位分布示意图，本实施例所示的光片显微装置中采用惠更斯超透镜。基于惠更斯超透镜的光片显微装置1至少包括：光源10、惠更斯超透镜11、第一显微物镜12以及光阑13。惠更斯超透镜11将光源10发出的第一激发光束形成照射样品的光片；其中，光片位于第一显微物镜12的光轴上；惠更斯超透镜11的光轴与第一显微物镜12的光轴垂直；在光片沿着第一显微物镜12的光轴产生位移的情况下，第一显微物镜12，获取光片位移时经过的样品中不同平面的二维图像；光片显微装置1利用光片沿着第一显微物镜12的光轴的位移对样品进行层析检测。

为实现光片沿着第一显微物镜12的光轴产生位移，光阑13位于惠更斯超透镜11和光源10之间，并与惠更斯超透镜11同光轴设置；光源10发出的激发光束通过光阑13入射至惠更斯超透镜11；光源10被设置成相对于惠更斯超透镜11位置可调；当光源10位置改变时，其发出的激发光束发生偏转，从而改变激发光束经过惠更斯超透镜11后的聚焦位置，使光片沿着第一显微物镜12的光轴产生位移，其中，激发光束的偏转方向与光片的位移方向相反。

可选地，惠更斯超透镜11的光轴与第一显微物镜12的光轴垂直相交。

参见图3所示的基于惠更斯超透镜的光片显微装置示意图，光源10被设置于光阑13的一侧，而惠更斯超透镜11被设置于光阑13的另一侧，通过设计惠更斯超透镜11的相位，可以使得入射的激发光束以预定的方式平移。并且，为实现光片沿着第一显微物镜12的光轴的移动，光源10与惠更斯超透镜11的相对位置可调。

光阑13用于限制光源10发出的激发光束，具体而言，光源10产生的激发光束经光阑13的限制作用形成主光线经过光阑中心的光束，为第一激发光束，第一激发光束经惠更斯超透镜11相位调制后为第二激发光束，第二激发光束为主光线与惠更斯超透镜11的光轴平行的会聚光，第二激发光束会聚形成照射样品的光片。可选地，光阑13与惠更斯超透镜11的间距等于惠更斯超透镜11的一倍焦距。

参见图1和图3所示的基于惠更斯超透镜的光片显微装置示意图，由于惠更斯原理的特性，若光源10、惠更斯超透镜11与光阑13同光轴设置时，第一激发光束为与惠更斯超透镜11的光轴平行的激发光束，第二激发光束为主光线与惠更斯超透镜11的光轴平行的会聚光，且焦点位于惠更斯超透镜11主光轴上；若光源10与惠更斯超透镜11的光轴不重合，第一激发光束主光线绕光阑13中心偏转，则第二激发光束的聚焦位置在第一显微物镜12的光轴的方向上移动。例如，当惠更斯超透镜11的位置不动，光源10发出的第一激发光束的主光线绕光阑13中心偏转，第二激发光束的聚焦位置沿第一显微物镜12的光轴的方向向该偏转方向相反的方向发生位移。通过光源10与惠更斯超透镜11的相对位移，使第一激发光束偏转，从而第二激发光束的聚焦位置在第一显微物镜12的光轴的方向上发生位移，从而使光片沿着显微物镜的光轴产生微小位移。

需要注意的是，为了保证第二激发光束的主光线能够平行于惠更斯超透镜11的光轴方向，第一激发光束的主光线经过光阑的中心。

在本实施例提出的基于惠更斯超透镜的光片显微装置中，为实现光源10的移动，光片显微装置还包括可移动的位移平台(图中未示出)；光源10设置在位移平台上；移动位移平台，带动光源10产生位移，从而改变光源10相对于惠更斯超透镜11的位置。

在一个实施方式中，位移平台包括导轨及三维调整架，三维调整架可沿导轨上移动，光源10固定在三维调整架上，通过移动三维调整架使光源10产生位移。

参见图2所示的惠更斯超透镜的相位分布图，惠更斯超透镜对入射激发光束的调制相位满足如下公式1：

其中，x表示惠更斯超透镜上的x方向的坐标，f表示惠更斯超透镜的焦距，λ表示激发光束的波长。x方向为第一显微物镜光轴的方向。

在本实施例提出的基于惠更斯超透镜的光片显微装置中，由于光片显微装置层析检测时需要对不同纵向位置进行清晰的成像，所以对于显微物镜的要求是具有一定的焦深。在使用显微镜时，当焦点对准检测样品时，不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得清楚，这个被清楚查看的部分样品的厚度就是焦深。

优选地，显微物镜的焦深大于样品在显微物镜的光轴方向上的尺寸。所述显微物镜的焦深满足如下公式2：

其中，

表示显微物镜的焦深，λ表示激发光束的波长，NA表示显微物镜的数值孔径，δ表示述样品在显微物镜的光轴方向上的尺寸。

参见图3所示的基于惠更斯超透镜的光片显微装置示意图，层析检测的分辨率满足如下公式3：

其中，ε表示层析检测的分辨率，l表示光片沿着显微物镜的光轴的位移距离；θ表示位移后的光源发出的激发光束中的主光线与惠更斯超透镜的光轴之间的夹角，f表示惠更斯超透镜的焦距。

在本实施例中，光源10发射的激发光束入射至惠更斯超透镜11，激发光束经惠更斯超透镜11相位调制后形成光片，光源10的位置可调使其发出的激光光束能相对于惠更斯超透镜11的光轴发生偏转，从而使得光片在第一显微物镜12光轴方向上发生移动，再结合光学系统的放大倍率，光源可以远距离的通过位移平台移动，从而可以获得光片移动的微小位移，使得光片移动可到纳米级别，从而提高层析检测的分辨率。

在通过上述实施例一对如何利用惠更斯超透镜实现光片沿着显微物镜的光轴产生位移的过程进行描述外，还可以继续通过以下实施例二对如何利用可调超透镜实现光片沿着显微物镜的光轴产生位移的过程进行描述。

实施例二

参见图4所示的基于可调超透镜的光片显微装置示意图以及图5所示的可调超透镜的相位分布示意图，本实施例所示的光片显微装置中采用可调超透镜。

基于可调超透镜的光片显微装置2包括光源(图中未示出)、可调超透镜21以及第二显微物镜22；可调超透镜21，将光源发出的激发光束会聚形成照射样品的光片；其中，光片位于第二显微物镜22的光轴上；可调超透镜21的光轴与第二显微物镜22的光轴垂直；可调超透镜21对光源发射的激发光束进行相位调制，改变可调超透镜21的焦点位置，可调超透镜21的焦点位置沿着第二显微物镜22的光轴发生位移时，光片沿着第二显微物镜22的光轴产生位移。在光片沿着第二显微物镜22的光轴产生位移的情况下，第二显微物镜22获取光片位移时经过的样品中不同平面的二维图像；光片显微装置2利用光片沿着第二显微物镜22的光轴的位移对样品进行层析检测。

可调超透镜21的焦点位置沿着第二显微物镜22的光轴发生位移时，可调超透镜21对激发光束的调制相位满足如下公式4：

其中，x₁表示可调超透镜上的x₁方向的坐标，x₀表示所述可调超透镜被调节后的焦点相对于所述可调超透镜光轴，在显微物镜的光轴方向上的移动距离，±表示移动方向，f₁表示可调超透镜21的焦距，λ表示激发光束的波长。x₁方向为第二显微物镜22光轴的方向。

在一个实施方式中，当可调超透镜21的焦点位置沿第二显微物镜22光轴的方向向上移动时公式4中的±为+号，当可调超透镜21的焦点位置沿第二显微物镜22光轴的方向向下移动时公式4中的±为－号。

在一个实施方式中，还可以通过调节超透镜的焦距，实现光片聚焦面的横向移动，使得观察范围更广。参见图6所示的基于可调超透镜的光片显微装置示意图，可调超透镜21的焦点位置还沿着可调超透镜21的光轴发生位移时，光片还可以沿着可调超透镜21的光轴产生位移。

可调超透镜21的焦点位置沿着所述可调超透镜21的光轴发生位移时，所述可调超透镜21对激发光束的相位调制满足如下公式5：

其中，x₂表示可调超透镜上的x₂方向的坐标，f₂表示可调超透镜的初始焦距，f₀表示可调超透镜被调节后的焦距与初始焦距差值的绝对值，±表示焦点的移动方向，λ表示激发光束的波长。x₂方向为第二显微物镜22光轴的方向。

优选地，可调超透镜的初始焦点在第二显微物镜22的光轴上。

在一个实施方式中，当可调超透镜的焦距增加时，公式5中的±为+号，当可调超透镜的焦距减小时，公式5中的±为－号。

可采用电控、光控或者机械控制等方式，对可调超透镜的焦点位置进行改变，具体实现方式是现有技术，这里不再一一赘述。

在本实施例提出的基于可调超透镜的光片显微装置中，可调超透镜的焦点位置在第二显微物镜的光轴方向上是可调的，从而使光源发出的激发光束经可调超透镜相位调制后形成的光片能沿第二显微物镜光轴方向上进行微小移动，移动距离可达到纳米级别，从而提高了层析分辨率；此外，可调超透镜的焦距也是可调的，光片可沿可调超透镜的光轴方向上移动，使得观察范围更广。

上述实施例一和实施例二的超透镜解决了光片显微装置层析检测分辨率低的问题，通过惠更斯超透镜或可调超透镜对激发光束进行相位调制，使将光源发出的激发光束会聚形成照射样品的光片，并改变激发光束的聚焦位置使得光片沿显微物镜光轴的方向进行微小移动，移动距离可达到纳米级别，从而提高了层析分辨率，从而更易观测样品更细微的结构，此外，可调超透镜能够改变焦距，实现光片聚焦面的横向移动，使得观察范围更广。

超透镜是超表面的一种具体应用，超表面通过周期性排列的亚波长尺寸纳米结构对入射光的相位、幅度和偏振进行调制。

本申请实施例中的超透镜、惠更斯超透镜及可调超透镜均包括基底层和设置于基底层上的纳米结构层。纳米结构层包括周期性排布的纳米结构。纳米结构设置于基底的一侧。

其中，根据本申请的实施方式，可选地，纳米结构层中，纳米结构的排列周期大于或等于0.3λc，且小于或等于2λc；其中，λc为工作波段的中心波长。

根据本申请的实施方式，可选地，纳米结构层中纳米结构的高度大于或等于0.3λc，且小于或等于5λ_c；其中，λ_c为工作波段的中心波长。

图7示出了超透镜中纳米结构的透视图。可选地，纳米结构为圆柱形结构或者正方柱形结构。可选地，如图7所示，超透镜还包括填充物，填充物填充于纳米结构之间，并且，填充物的材料对工作波段的消光系数小于0.01。可选地，填充物包括空气或在工作波段透明或半透明的其他材料。根据本申请的实施方式，填充物的材料的折射率与纳米结构的折射率之间的差值的绝对值应大于或等于0.5。

本申请一些可选的实施例中，参见如图8所示的超结构单元的可选的结构示意图，纳米结构层中包括阵列排布的超结构单元。该超结构单元为可密堆积图形，该可密堆积图形的顶点和/或中心位置设置有纳米结构。本申请实施例中，可密堆积图形指的是一种或多种可以无缝隙不重叠地填充整个平面的图形。

参见如图8所示的超结构单元的可选的结构示意图，根据本申请的实施方式，超结构单元可以布置成扇形、正六边形或者正方形的阵列。本领域技术人员应认识到，纳米结构层中包括的超结构单元还可以包括其他形式的阵列布置，所有这些变型方案均涵盖于本申请的范围内。

示例性地，本申请实施例提供的纳米结构可以是偏振无关结构，此类结构对入射光施加一个传播相位。根据本申请的实施方式，纳米结构可以是正结构，也可以是负结构。例如，纳米结构的形状包括圆柱、中空圆柱、正方形棱柱、中空正方形棱柱等。

根据本申请的实施方式，纳米结构的材质为对工作波段消光系数小于0.01的材料。例如，纳米结构的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。再例如，当超透镜的工作波段为近红外波段时，纳米结构的材质包括氮化硅、氧化钛、氮化镓、磷化镓、氢化非晶硅、非晶硅和晶体硅中的一种或多种。再例如，当超透镜的工作波段为可见光波段时，纳米结构的材质包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石和碱性玻璃。再例如，当超透镜的工作波段为远红外波段时，纳米结构的材质包括晶体硅、晶体锗、硫化锌和硒化锌中的一种或多种。

例如，基底层的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。再例如，当超透镜的工作波段为近红外波段时，基底层的材质包括氮化硅、氧化钛、氮化镓、磷化镓、氢化非晶硅、非晶硅和晶体硅中的一种或多种。再例如，当超透镜的工作波段为可见光波段时，基底层的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石和碱性玻璃。再例如，当超透镜的工作波段为远红外波段时，基底层的材料包括晶体硅、晶体锗、硫化锌和硒化锌中的一种或多种。

在本申请的一些实施例中，纳米结构的材质与基底层的材料相同。在本申请的又一些实施例中，纳米结构的材质与基底层的材料不同。可选地，填充物的材料与基底层的材料相同。可选地，填充物的材料与基底层的材料不同。

应理解，在本申请又一些可选的实施方式中，填充物与纳米结构的材质不同。示例性地，填充物的材料为工作波段的高透过率材料，其消光系数小于0.01。示例性地，填充物的材料包括熔融石英、石英玻璃、冕牌玻璃、火石玻璃、蓝宝石、晶体硅、非晶硅和氢化非晶硅。

在一采用惠更斯超透镜的光片显微装置的具体实施例中，参见如图9所示的基于惠更斯超透镜的光片显微装置示意图，惠更斯超透镜的厚度为1mm，工作波长在550nm，焦距为2mm，其部分相位分布参见图10所示的惠更斯超透镜的相位分布示意图。

通过本实施例所提供的惠更斯超透镜的相位分布，结合公式3，可以得到当光源的位置改变1um时，其光片的位置可以改变20nm，其中，光源的位置改变可以通过位移平台来实现，结合光学系统的放大倍率，通过光源可以远距离的通过位移平台移动，所以可以获得光片移动的纳米级别的位移，从而提高层析检测的高分辨率。

为了对本实施例提出的基于超透镜的光片显微装置进行应用，本申请实施例还提供了一种样品检测系统，包括：样品载物台和上述实施例中所述的光片显微装置；光片显微装置对样品载物台上放置的样品进行层析检测。

综上所述，上述实施例提供了一种光片显微装置和样品检测系统，光片显微装置，用于对样品进行检测，包括：光源、超透镜以及显微物镜；超透镜，将光源发出的激发光束会聚形成照射样品的光片；其中，光片位于显微物镜的光轴上；在光片沿着显微物镜的光轴产生位移的情况下，显微物镜，获取光片位移时经过的样品中不同平面的二维图像；光片显微装置利用所述光片沿着显微物镜的光轴的位移对样品进行层析检测，解决了现有的光片显微装置层析检测时分辨率低的问题，通过惠更斯超透镜或可调超透镜对激发光束进行相位调制，将光源发出的激发光束会聚形成照射样品的光片，并通过改变激发光束经过超透镜的聚焦位置使光片沿显微物镜光轴的方向发生位移，从而对样品进行层析检测，由于超透镜可以使光片沿显微物镜光轴的方向进行纳米级的移动，到达了细胞尺寸，这大大提高了层析分辨率和对样品检测的可靠性；此外，可调超透镜能够改变焦距，实现光片的横向移动，使得观察范围更广。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种光片显微装置，用于对样品进行检测，其特征在于，包括：光源、超透镜以及显微物镜；

所述超透镜，将光源发出的激发光束会聚形成照射所述样品的光片；其中，所述光片位于所述显微物镜的光轴上；所述超透镜的光轴与所述显微物镜的光轴垂直；

在所述光片沿着所述显微物镜的光轴产生位移的情况下，所述显微物镜，获取所述光片位移时经过的所述样品中不同平面的二维图像；

所述光片显微装置利用所述光片沿着所述显微物镜的光轴的位移对所述样品进行层析检测。

2.根据权利要求1所述的光片显微装置，其特征在于，还包括：光阑；所述超透镜采用惠更斯超透镜；

所述光阑位于所述惠更斯超透镜和所述光源之间，并与所述惠更斯超透镜同光轴设置，所述光源发出的激发光束通过所述光阑入射至所述惠更斯超透镜；

所述光源相对于所述惠更斯超透镜位置可调；所述光源位置改变，所述光源发出的激发光束发生偏转，从而改变所述激发光束经过所述惠更斯超透镜后的聚焦位置，使光片沿着所述显微物镜的光轴产生位移，其中，所述激发光束的偏转方向与所述光片的位移方向相反。

3.根据权利要求2所述的光片显微装置，其特征在于，还包括：位移平台；

所述光源，设置在所述位移平台上；所述位移平台能够移动；移动所述位移平台，带动所述光源产生位移，从而改变所述光源相对于所述惠更斯超透镜的位置。

4.根据权利要求2所述的光片显微装置，其特征在于，所述惠更斯超透镜对入射激发光束的调制相位满足如下公式1：

其中，x表示所述惠更斯超透镜上的x方向的坐标，f表示所述惠更斯超透镜的焦距，λ表示所述激发光束的波长。

5.根据权利要求1所述的光片显微装置，其特征在于，所述显微物镜的焦深大于所述样品在所述显微物镜的光轴方向上的尺寸。

6.根据权利要求5所述的光片显微装置，其特征在于，所述显微物镜的焦深满足如下公式2：

其中，

表示所述显微物镜的焦深，λ表示所述激发光束的波长，NA表示所述显微物镜的数值孔径，δ表示所述样品在所述显微物镜的光轴方向上的尺寸。

7.根据权利要求2所述的光片显微装置，其特征在于，所述层析检测的分辨率满足如下公式3：

其中，ε表示所述层析检测的分辨率，l表示光片沿着所述显微物镜的光轴的位移距离；θ表示位移后的所述光源发出的激发光束中的主光线与所述惠更斯超透镜的光轴之间的夹角，f表示所述惠更斯超透镜的焦距。

8.根据权利要求1所述的光片显微装置，其特征在于，所述超透镜，采用可调超透镜；所述可调超透镜，对所述光源发出的激发光束进行相位调制，改变所述可调超透镜的焦点位置，所述可调超透镜的焦点位置沿着所述显微物镜的光轴发生位移时，所述光片沿着所述显微物镜的光轴产生位移。

9.根据权利要求8所述的光片显微装置，其特征在于，所述可调超透镜的焦点位置沿着所述显微物镜的光轴发生位移时，所述可调超透镜对激发光束的调制相位满足如下公式4：

其中，x₁表示所述可调超透镜上的x₁方向的坐标，x₀表示所述可调超透镜被调节后的焦点相对于所述可调超透镜光轴，在所述显微物镜的光轴方向上的移动距离，±表示移动方向，f₁表示所述可调超透镜的焦距，λ表示所述激发光束的波长。

10.根据权利要求8所述的光片显微装置，其特征在于，所述可调超透镜的焦点位置还沿着所述可调超透镜的光轴发生位移时，所述光片沿着所述可调超透镜的光轴产生位移。

11.根据权利要求10所述的光片显微装置，其特征在于，所述可调超透镜的焦点位置沿着所述可调超透镜的光轴发生位移时，所述可调超透镜对激发光束的相位调制满足如下公式5：

其中，x₂表示所述可调超透镜上的x₂方向的坐标，f₂表示可调超透镜的初始焦距，f₀表示所述可调超透镜被调节后的焦距与初始焦距差值的绝对值，±表示焦点的移动方向，λ表示所述激发光束的波长。

12.根据权利要求1-11任一项所述的光片显微装置，所述超透镜，包括：基底和纳米结构；其中，所述纳米结构设置于所述基底的一侧，且所述纳米结构呈周期排列。

13.一种样品检测系统，其特征在于，包括：样品载物台和权利要求1-12任一项所述的光片显微装置；所述光片显微装置对所述样品载物台上放置的样品进行层析检测。

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