專利名稱：高對比度、高分辨率非線性光譜成像探測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高對比度、高分辨率非線性光譜成像探測裝置。
背景技術(shù)：
基于飛秒激光與生物組織相互作用產(chǎn)生的諧波和多光子激發(fā)熒光等非線性光學(xué) 效應(yīng)的光譜成像技術(shù)，將多光子顯微技術(shù)和光譜測量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)集于一身，可以同時獲得 組織內(nèi)在成分的顯微成像和光譜特性，因此，具有對組織微結(jié)構(gòu)的高靈敏度和高空間分辨 成像、對生物組織的低殺傷性、成像深度深和快速、實(shí)時、準(zhǔn)確定位等優(yōu)勢。由于生物組織的 許多內(nèi)在成分無須外加的分子探針即能產(chǎn)生較強(qiáng)的自體熒光和諧波信號，比如彈力蛋白、 角蛋白、黃素蛋白、NAD (P) H等都能夠通過雙光子激發(fā)產(chǎn)生自體熒光，而具有非中心對稱結(jié) 構(gòu)的膠原蛋白、肌漿球蛋白等能產(chǎn)生諧波信號，因此，使得非線性光譜成像方法成為有可能 在臨床醫(yī)學(xué)實(shí)現(xiàn)對各種疾病特別是上皮腫瘤和皮膚疾病病理狀態(tài)的無損診斷和治療評估 最有前途的光活檢手段。目前，基于飛秒激光與生物組織相互作用產(chǎn)生的諧波和多光子激 發(fā)熒光效應(yīng)的非線性光譜成像的探測，主要是采用兩種方法， 一是，探測器由一個高質(zhì)量的 反射光柵和多個光電倍增管陣列組成，由于受到光電倍增管個數(shù)的限制，使得此種探測器 測量到的光譜分辨率只有10nm左右，而且由于光電倍增管陣列中的每一個光電倍增管的 工作條件不能獨(dú)立設(shè)置，很難獲得具有不同光譜范圍的檢測樣品中不同成分的高對比度成 像；二是，探測器由兩個色散棱鏡和一個CCD相機(jī)組成，此種方法的分辨率有所提高，可以 達(dá)到2nm左右，但具有不同光譜范圍的檢測樣品中不同成分的成像對比度低。高對比度、高 分辨率非線性光譜成像探測裝置對其在臨床醫(yī)學(xué)實(shí)現(xiàn)對各種疾病特別是上皮腫瘤和皮膚 疾病病理狀態(tài)的無損診斷和治療評估將具有積極的推動作用。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種高對比度、高分辨率非線性光譜成像探測裝置，該 裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對具有不同光譜范圍的檢測樣品中不同成分的高對比度、高分辨率非線性光 譜成像探測。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的激光器發(fā)出的光通過一個雙色分光鏡入射 到掃描器的掃描鏡組上，通過掃描鏡組的光束由物鏡聚焦到檢測樣品上；激光與檢測樣品 產(chǎn)生的信號反向通過相同的物鏡收集，再由前述掃描鏡組及雙色分光鏡入射到一個半透半 反鏡1上，將發(fā)射信號光分成兩路，一路進(jìn)入光譜儀由計算機(jī)顯示檢測樣品高分辨率的光 譜分布，另一路通過半透半反鏡2和半透半反鏡3將信號再分成三路分別接入光電倍增管 探測器1、2、3，使發(fā)射光信號轉(zhuǎn)換成電信號A、B和C，所述的電信號A、B和C分別接至計算 機(jī)的輸入端，由計算機(jī)顯示檢測樣品具有不同光譜范圍的不同成分高對比度成像。 本實(shí)用新型的顯著優(yōu)點(diǎn)在于(1)高分辨率光譜儀的采用很容易直接獲得檢測樣 品的高分辨率的光譜分布，分辨率可以達(dá)到0. 4nm ; (2)利用高分辨率的光譜儀探測到的檢 測樣品中不同組織成分的光譜范圍，通過設(shè)定光電倍增管探測器前的濾波片濾光范圍和分別設(shè)定不同光電倍增管探測器的工作條件，從而直接獲得具有不同光譜范圍的檢測樣品中 不同成分的高對比度成像。(3)飛秒激光器與雙色分光鏡間的光強(qiáng)控制器采用高靈敏度的 聲光調(diào)制器，能夠精確控制入射到檢測樣品上的激光強(qiáng)度。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的構(gòu)造示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的闡述，以使本實(shí)用新型更明顯易 如圖1所示，飛秒激光器發(fā)出的光通過一個雙色分光鏡入射到掃描器的掃描鏡組 上，通過掃描鏡組的光束由物鏡聚焦到檢測樣品上；激光與檢測樣品產(chǎn)生的信號反向通過 相同的物鏡收集，再由前述掃描鏡組及雙色分光鏡入射到一個半透半反鏡1上，將發(fā)射信 號光分成兩路， 一路進(jìn)入光譜儀由計算機(jī)顯示檢測樣品高分辨率的光譜分布，另一路通過 半透半反鏡2和半透半反鏡3將信號再分成三路分別接入光電倍增管探測器1、2、3，使發(fā)射 光信號轉(zhuǎn)換成電信號A、B和C，所述的電信號A、B和C分別接至計算機(jī)的輸入端，由計算機(jī) 顯示檢測樣品具有不同光譜范圍的不同成分高對比度成像。 上述的雙色分光鏡可透過飛秒激光器發(fā)出的入射光，同時反射飛秒激光與檢測樣 品相互作用產(chǎn)生的發(fā)射信號光。 上述的光電倍增管探測器1、2、3前分別放置有濾波片1、2、3。濾波片的濾光范圍 根據(jù)計算機(jī)顯示檢測樣品不同成分的光譜分布而確定，光電倍增管探測器的工作電壓由檢 測樣品中不同成分的發(fā)射信號強(qiáng)度決定。 上述的激光器與雙色分光鏡間設(shè)有光強(qiáng)控制器和全反鏡，光強(qiáng)控制器采用高靈敏 度的聲光調(diào)制器。 下面舉一具體的實(shí)例，脂肪組織中的脂肪細(xì)胞線粒體的還原型煙酰胺腺嘌呤二核 苷酸磷酸(NAD(P)H)與黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)傳遞著細(xì)胞新陳代謝的信息，且二者的 熒光強(qiáng)度比率與組織的病理情況相關(guān)。因此，NAD(P)H和FAD熒光信號的探測和在細(xì)胞內(nèi) 的含量與分布對評估組織的新陳代謝與監(jiān)控組織的病理情況十分重要，同時，脂肪組織中 還有細(xì)胞外間質(zhì)成分膠原纖維。若想獲得脂肪組織的高對比度、高分辨率的非線性光譜成 像，首先，根據(jù)脂肪組織中所要探測的NAD (P)H、 FAD和膠原纖維三種成分，選擇飛秒激光器 的激發(fā)波長800nm ;雙色分光鏡選擇透射800nm的入射光，同時，反射380_650nm的激光與 樣品相互作用產(chǎn)生的發(fā)射光；半透半反鏡1、2、3的透射和反射效率都為50%。而后，利用高 分辨率的光譜儀探測脂肪組織中者三種成分的光譜分布，獲得NAD (P) H、 FAD和膠原纖維的 光譜范圍和強(qiáng)度(三種成分發(fā)射光譜中心波長位置分別在470nm、530nm和400nm);這樣， 根據(jù)NAD(P)H、 FAD和膠原纖維這三種不同組織成分的光譜范圍和強(qiáng)度，設(shè)定光電倍增管探 測器前的濾波片1、2、3的濾光范圍分別為470nm士30nm、530nm士30nm和400nm± 10nm，通過 光電倍增管探測器1、2、3分別探測NAD(P)H、 FAD和膠原纖維的微結(jié)構(gòu)和分布，最后在計算 機(jī)上獲得這三種成分的高對比度成像。 綜上所述，本實(shí)用新型基于飛秒激光與生物組織相互作用產(chǎn)生的諧波和多光子激發(fā)熒光等非線性光學(xué)效應(yīng)，利用高分辨率的光譜儀探測到的檢測樣品中不同組織成分的光 譜范圍，通過設(shè)定光電倍增管探測器前的濾波片濾光范圍和分別設(shè)定不同光電倍增管探測 器的工作條件，從而直接獲得具有不同光譜范圍的檢測樣品中不同成分的高對比度成像， 實(shí)現(xiàn)對檢測樣品的高對比度、高分辨率非線性光譜成像探測。 本實(shí)用新型設(shè)計合理，構(gòu)思巧妙，具有廣闊的發(fā)展前景和較大的推廣意義。 雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型的，任
何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本實(shí)用新型的的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許
的更動與潤飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種高對比度、高分辨率非線性光譜成像探測裝置，其特征在于激光器發(fā)出的光通過一個雙色分光鏡入射到掃描器的掃描鏡組上，通過掃描鏡組的光束由物鏡聚焦到檢測樣品上；激光與檢測樣品產(chǎn)生的信號反向通過相同的物鏡收集，再由前述掃描鏡組及雙色分光鏡入射到一個半透半反鏡上，將發(fā)射信號光分成兩路，一路進(jìn)入光譜儀由計算機(jī)顯示檢測樣品高分辨率的光譜分布，另一路通過兩個半透半反鏡將信號再分成三路分別接入光電倍增管探測器(1、2、3)，使發(fā)射光信號轉(zhuǎn)換成電信號，所述的電信號分別接至計算機(jī)的輸入端，由計算機(jī)顯示檢測樣品具有不同光譜范圍的不同成分高對比度成像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高對比度、高分辨率非線性光譜成像探測裝置，其特征在于 所述激光器為飛秒激光器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高對比度、高分辨率非線性光譜成像探測裝置，其特征在于 所述雙色分光鏡可透過飛秒激光器發(fā)出的入射光，同時反射飛秒激光與檢測樣品相互作用 產(chǎn)生的發(fā)射信號光。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高對比度、高分辨率非線性光譜成像探測裝置，所述光電倍 增管探測器(1、2、3)前分別放置有濾波片(1、2、3)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高對比度、高分辨率非線性光譜成像探測裝置，所述激光器 與雙色分光鏡間設(shè)有光強(qiáng)控制器和全反鏡，光強(qiáng)控制器采用高靈敏度的聲光調(diào)制器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高對比度、高分辨率非線性光譜成像探測裝置，其特征在于激光器發(fā)出的光通過一個雙色分光鏡入射到掃描器的掃描鏡組上，通過掃描鏡組的光束由物鏡聚焦到檢測樣品上；激光與檢測樣品產(chǎn)生的信號反向通過相同的物鏡收集，再由前述掃描鏡組及雙色分光鏡入射到一個半透半反鏡1上，將發(fā)射信號光分成兩路，一路進(jìn)入光譜儀由計算機(jī)顯示檢測樣品高分辨率的光譜分布，另一路通過半透半反鏡2和半透半反鏡3將信號轉(zhuǎn)換成電信號A、B和C后分別接至計算機(jī)的輸入端，由計算機(jī)顯示檢測樣品具有不同光譜范圍的不同成分高對比度成像。該裝置能夠獲得檢測樣品中具有不同光譜范圍的不同成分高對比度成像和高分辨率光譜分布。
文檔編號G01N21/64GK201503397SQ20092013762
公開日2010年6月9日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者卓雙木, 姜興山, 朱小欽, 謝樹森, 鄭莉琴, 陳建新 申請人:福建師范大學(xué)