本發(fā)明屬于光學(xué)顯微成像，具體涉及一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、暗場(chǎng)散射顯微成像是一種免標(biāo)記、成像速度快的光學(xué)成像技術(shù)。采用環(huán)形斜照明模式作用于樣本，從而有效地避免照明光進(jìn)入物鏡，顯著降低背景信號(hào)，可探測(cè)低至5?nm粒子發(fā)出的微弱散射信號(hào)，在單個(gè)納米粒子的檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。但是，受限于光學(xué)衍射極限，該技術(shù)僅能獲取納米粒子的散射信號(hào)，無(wú)法對(duì)其形態(tài)特征進(jìn)行直接識(shí)別。然而，根據(jù)米氏散射理論：粒子的散射強(qiáng)度取決于其不同取向上的散射截面大小，而粒子的散射截面與其微觀形態(tài)密切相關(guān)，因此通過對(duì)粒子不同取向上散射強(qiáng)度的采集可望獲取其微觀形態(tài)信息?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)自由溶液中粒子的散射信號(hào)變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于粒子發(fā)生布朗運(yùn)動(dòng)，其發(fā)生翻轉(zhuǎn)造成取向變化，隨之記錄的散射信號(hào)也發(fā)生變化，可初步實(shí)現(xiàn)了球形和棒狀粒子的簡(jiǎn)單分類，為粒子形態(tài)的快速分類提供新思路。

2、然而，當(dāng)粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，由于粒子不能發(fā)生翻轉(zhuǎn)繼而引起取向變化，常規(guī)的暗場(chǎng)顯微成像技術(shù)無(wú)法獲取其在不同取向上的散射強(qiáng)度。因此，亟需研發(fā)一種新的單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)及方法來解決現(xiàn)有的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)及方法，以解決傳統(tǒng)暗場(chǎng)顯微成像技術(shù)無(wú)法獲取靜態(tài)粒子在不同取向上的散射強(qiáng)度的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)，包括：

3、樣本臺(tái)；

4、用于觀察所述樣本臺(tái)的物境；

5、通過所述物境采集所述樣本圖像的相機(jī)；

6、用于提供照明光照射到所述樣本臺(tái)的暗場(chǎng)照明器；

7、所述暗場(chǎng)照明器包括：

8、提供照明光的照明光源；

9、調(diào)節(jié)所述照明光源的照明光在設(shè)定角度照射到所述樣本臺(tái)的可旋轉(zhuǎn)擋板；

10、所述可旋轉(zhuǎn)擋板包括：

11、第一檔板以及與所述第一檔板相配合形成可調(diào)節(jié)缺口的第二檔板。

12、優(yōu)選的，所述暗場(chǎng)照明器還包括：控制所述可旋轉(zhuǎn)擋板角度的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)器。

13、優(yōu)選的，所述缺口的可調(diào)節(jié)角度范圍：1度-30度。

14、優(yōu)選的，所述可旋轉(zhuǎn)擋板的結(jié)構(gòu)為圓形，其半徑的長(zhǎng)度2厘米-10厘米。

15、優(yōu)選的，所述自動(dòng)旋轉(zhuǎn)器包括：

16、與所述可旋轉(zhuǎn)擋板相連接的驅(qū)動(dòng)齒輪；

17、用于接收控制指令按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速和方向帶動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電機(jī)；

18、用于接收預(yù)設(shè)程序指令，控制所述伺服電機(jī)以設(shè)定轉(zhuǎn)速和方向運(yùn)行的控制器；

19、與所述伺服電機(jī)和控制器相連接的供電電源；

20、用于固定伺服電機(jī)的固定裝置。

21、其中，所述可旋轉(zhuǎn)擋板的鋸齒狀外緣與所述驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合。

22、優(yōu)選的，所述固定裝置包括用于固定伺服電機(jī)的安裝槽以及與所述安裝槽固定的底座，所述伺服電機(jī)的輸出端通過傳動(dòng)軸與所述驅(qū)動(dòng)齒輪相連接，所述傳動(dòng)軸外部設(shè)置有連接桿，所述連接桿與所述伺服電機(jī)相連接，且在所述連接桿固定有支撐桿的一端，所述支撐桿的另一端與所述底座相連接。

23、優(yōu)選的，所述連接桿還連接有底盤，所述底盤的腔體中裝配可旋轉(zhuǎn)擋板，所述可旋轉(zhuǎn)擋板的鋸齒狀外緣與所述驅(qū)動(dòng)齒輪相嚙合，與所述驅(qū)動(dòng)齒輪相連接的傳動(dòng)軸伸入所述連接桿中并與伺服電機(jī)的輸出端相連接，且所述連接桿的長(zhǎng)度小于所述傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度。

24、本發(fā)明另提供一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)的成像方法，其特征在于：包括：

25、啟動(dòng)照明光源、控制器和伺服電機(jī)并將可旋轉(zhuǎn)擋板旋轉(zhuǎn)至初始位置；

26、根據(jù)樣本特性和實(shí)驗(yàn)需求，在控制器中設(shè)置1-100?r/s的旋轉(zhuǎn)速度，控制器根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，照明光源發(fā)出的光線經(jīng)過可旋轉(zhuǎn)擋板的缺口，形成照明光束，通過自動(dòng)旋轉(zhuǎn)器控制可旋轉(zhuǎn)擋板旋轉(zhuǎn)，改變單點(diǎn)照明光束的入射角度，從而掃描樣本的不同區(qū)域，樣本中的粒子在不同入射角度的照明下產(chǎn)生散射光信號(hào)，散射光信號(hào)被收集，得到粒子不同取向的散射信號(hào)；

27、根據(jù)采集到的散射光信號(hào)，結(jié)合掃描參數(shù)和散射數(shù)據(jù)以顯示粒子的信息。

28、優(yōu)選的，所述濾膜使用前進(jìn)行透明化處理包括：根據(jù)濾膜材料的折射率，配制高折射率的zncl2溶液，通過調(diào)控其濃度，使其與濾膜材料的折射率接近，并采用折射率接近的溶液浸潤(rùn)濾膜。

29、優(yōu)選的，所述調(diào)控其濃度的方法包括：稀釋溶液濃度范圍為8?m-12?m。

30、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：該單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)及方法在暗場(chǎng)照明器內(nèi)引入一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的擋板，可定向遮擋全角度照明，僅允許照明光在特定角度上通過，使照明光源由原來的環(huán)形全角度照明模式切換為單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描照明模式，從而獲取濾膜上粒子在特定取向上的散射信號(hào)，通過旋轉(zhuǎn)擋板，使產(chǎn)生的單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描照明光源發(fā)生定向轉(zhuǎn)動(dòng)并照射到樣本上，并且優(yōu)化光源的照明強(qiáng)度和波長(zhǎng)提高粒子的散射信號(hào)，結(jié)合濾膜透明化處理減少濾膜的散射背景，提高粒子散射信號(hào)的信噪比，獲取濾膜上粒子在不同取向上產(chǎn)生的散設(shè)信號(hào)，揭示不同取向之間散射強(qiáng)度的變化規(guī)律，建立其與形態(tài)之間的相關(guān)性，構(gòu)建靜態(tài)粒子快速、高通量的形態(tài)識(shí)別方法，為粒子形態(tài)分布信息的獲取提供新的解決方案。

技術(shù)特征：

1.一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)，其特征在于：包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)，其特征在于：所述暗場(chǎng)照明器（400）還包括：控制所述可旋轉(zhuǎn)擋板（420）角度的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)器（430）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)，其特征在于：所述缺口的可調(diào)節(jié)角度范圍：1度-30度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)，其特征在于：所述可旋轉(zhuǎn)擋板（420）的結(jié)構(gòu)為圓形，其半徑的長(zhǎng)度2厘米-10厘米。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)，其特征在于：所述自動(dòng)旋轉(zhuǎn)器（430）包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)，其特征在于：所述固定裝置（435）包括用于固定伺服電機(jī)（432）的安裝槽以及與所述安裝槽固定的底座，所述伺服電機(jī)（432）的輸出端通過傳動(dòng)軸（438）與所述驅(qū)動(dòng)齒輪（431）相連接，所述傳動(dòng)軸（438）外部設(shè)置有連接桿（437），所述連接桿（437）與所述伺服電機(jī)（432）相連接，且在所述連接桿（437）固定有支撐桿（436）的一端，所述支撐桿（436）的另一端與所述底座相連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)，其特征在于：所述連接桿（437）還連接有底盤（439），所述底盤（439）的腔體中裝配可旋轉(zhuǎn)擋板（420），所述可旋轉(zhuǎn)擋板（420）的鋸齒狀外緣（423）與所述驅(qū)動(dòng)齒輪（431）相嚙合，與所述驅(qū)動(dòng)齒輪（431）相連接的傳動(dòng)軸（438）伸入所述連接桿（437）中并與伺服電機(jī)（432）的輸出端相連接，且所述連接桿（437）的長(zhǎng)度小于所述傳動(dòng)軸（438）的長(zhǎng)度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)的成像方法，其特征在于：包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：所述濾膜使用前進(jìn)行透明化處理包括：根據(jù)濾膜材料的折射率，配制高折射率的zncl2溶液，調(diào)控濃度,使其與濾膜材料的折射率接近，并采用折射率接近的溶液浸潤(rùn)濾膜。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于：所述調(diào)控濃度的方法包括：稀釋溶液濃度范圍為8?m-12?m。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)及方法,屬于光學(xué)顯微成像技術(shù)領(lǐng)域，包括：樣本臺(tái)；用于觀察所述樣本臺(tái)的物境；通過所述物境采集所述樣本圖像的相機(jī)；用于提供照明光照射到所述樣本臺(tái)的暗場(chǎng)照明器；所述暗場(chǎng)照明器包括：提供照明光的照明光源；調(diào)節(jié)所述照明光源的照明光在設(shè)定角度照射到所述樣本臺(tái)的可旋轉(zhuǎn)擋板；所述可旋轉(zhuǎn)擋板包括：第一檔板以及與所述第一檔板相配合形成可調(diào)節(jié)缺口的第二檔板；該單點(diǎn)旋轉(zhuǎn)掃描暗場(chǎng)光學(xué)顯微成像系統(tǒng)及方法,揭示不同取向之間散射強(qiáng)度的變化規(guī)律，建立其與形態(tài)之間的相關(guān)性，構(gòu)建靜態(tài)粒子快速、高通量的形態(tài)識(shí)別方法，為粒子形態(tài)分布信息的獲取提供新的解決方案。

技術(shù)研發(fā)人員：陳珊,陳敬文,徐磊,徐郭海林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30