激光扫描共聚焦高分辨率各项异性显微成像系统

2013-04-09  来源:

立项年度:2010    负责人:张洪艳

完成年度:2012    完成单位:中国科学院理化技术研究所

一、项目简要说明

该设备是基于激光扫描共聚焦显微与差分偏振技术而研制的,用于对不同物种,包括有机小分子,蛋白分子,大分子,纳米复合体系,有机分子的自组装体系,细胞,组织中的各向异性结构实现定量灵敏成像的系统。使用该系统,可以获得生物体系、纳米结构、信息材料等多领域物质各向异性高灵敏成像,为探索为探研复杂有机生物体系和化学组装体系提供有力的结构分析工具,纳米科学中纳米单体的聚集和自组装行为、物理化学变化、光物理、光化学效应等及纳米材料成分与结构信息,聚合物材料中多组份大分子材料体系多层形态实时动态无损检测,材料的层次形态结构及其分布,聚合物大分子多组份体系织态结构、乳胶膜形态结构的实时动态观察,多组份聚合物中分散相的聚集过程、机理及结构特性,有机分子自组装复杂体系结构信息,细胞膜上和人体组织中各项异性结构的分布等提供实时成像信息,对理解深入理解光与物质相互作用及各向异性介质的光学成像特性等具有重要的实际意义。

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系统核心装置显微镜关键设备光弹调制器和锁相放大器

激光扫描共聚焦高分辨率各项异性显微成像系统是在商用的NikonC1SI倒置激光扫描共聚焦显微镜的基础上,在激光器的出光光路上和反射光接收光路上各加入光弹调制器,同时在透射光探测器前及反射光探测器前各加入偏振分析器,探测到的透射和反射荧光的偏振信号进入锁相放大器进行放大处理,然后再进入系统控制和图像显示单元成像,这样便实现了对激光扫描共聚焦单元中的激发光和发射荧光P,S偏振光控制。相应偏振激发光激发的荧光会在荧光透射光路和反射光路中被检测到,这样带有各项异性结构的样品细节信息会被偏振信号提取放大,达到激光扫描共聚焦高分辨率各项异性显微成像的目的。

激光扫描共聚焦高分辨率各项异性显微成像系统

该仪器的主要技术指标:

1、激光扫描共聚焦部分

激光波长:408/457/477/488/514/543/640nm

光谱分辨率:2.5nm, 5nm, 10 nm

图像分辨率: 0.2um

扫描分辨率: 1024×1024

2、高分辨率各项异性显微成像系统

各向异性图像分辨率:   0.15um

P光与S光转换频率: 50KHZ和100KHZ

二、在科研工作中发挥的作用

利用自行研制的“激光扫描共聚焦高分辨率各项异性显微成像系统”,项目组在如下两个方面进行了研究探索:

1.  研究了488nm激光器激发下的桑老根横切片各向异性差分偏振差分图像,通过控制偏振片起偏方向揭示了样品不同部位各向异性介质的成像之间的关系。

2.  研究了动物细胞的各向异性特征,通过控制偏振片起偏方向和光弹调制器P光与S光转换频率,揭示了细胞各个部分的各向异性特征与结构特性。

3.  研究并探索了有机无机杂化材料各项一行特征,通过各向异性成像及偏振调制,揭示无机纳米颗粒在有机聚合物体系内的分布与光学特性之间的关系。

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