专利汇可以提供时间分辨荧光光谱测量和成像方法及其装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 是一种利用皮秒扫描相机同时获取样品 荧光 光谱 和 荧光寿命 信息的测量方法和装置。从超短脉冲 激光器 所发出的蓝紫光或 近红外 光在扩束后被物镜聚焦到样品上用于样品的单 光子 或 双光子激发 ,样品所发出的荧光被物镜收集后由分光元件分光,通过聚束透镜会聚成像在皮秒扫描相机的光电 阴极 上。荧光的色散方向与扫描相机的狭缝方向相同,与扫描方向垂直,通过扫描 电路 和扫描变像管偏转系统的共同作用,可以同时测量出不同光谱的荧光寿命。由于荧光寿命和荧光光谱分别对荧光分子所处的微环境和荧光团分子的种类敏感,因此,二者的同时测量能够为 生物 医学检测和分析提供互补的功能信息,本发明将在生物学、医学、材料科学等研究领域以及临床医学诊断方面具有重要的应用。,下面是时间分辨荧光光谱测量和成像方法及其装置专利的具体信息内容。
1.一种同时测量荧光光谱和荧光寿命或者时间分辨荧光光谱测量的方法,其特征是将高重 复频率激光器、脉冲提取器、荧光显微镜、样品台、微位移系统、分光棱镜、皮秒扫描 相机、CCD相机与计算机数字处理技术结合起来,形成一套基于高重复频率皮秒同步扫 描相机的时间分辨荧光光谱测量系统或荧光光谱和荧光寿命同时测量系统。该系统采用 扩束镜和显微物镜实现样品的高效单光子或多光子激发;用一个分光棱镜实现样品所发 荧光的光谱分辨;通过选择光谱的色散方向与扫描相机的狭缝方向一致,并与变像管偏 转系统的偏转方向垂直,可实现荧光光谱和荧光寿命的同时测量,或实现荧光光谱的测 量,或实现荧光寿命的测量;通过样品的三维微位移,可选择对样品上不同位置和深度 进行荧光光谱和寿命的同时测量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是采用高重复频率激光器,如钛宝石锁模飞秒激光 器或其它高重复频率飞秒或皮秒激光器作为多光子或单光子激发的时间分辨荧光光谱测 量系统的激发光源。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征是所述的激光器其光谱范围既可是固定波长的也可 是可调波长的,波长允许变化范围400-1000nm,其脉冲重复频率既可是固定的,也可在 一定的范围内改变,但每一次工作频率应当是稳定的,重复频率变化范围Hz-500MHz。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征是在高重复频率激光器光路中采用脉冲提取装置, 将高重复频率激光器输出的超短脉冲重复频率从50MHz-500MHz降到50kHz-1MHz。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征是扩束镜采用特殊设计,可以对激光束均匀扩束, 使光束能量在空间的分布均匀化。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征是用一个具有大数值孔径的显微物镜,实现对样品 的高效双光子或单光子激发。
7.根据权利要求1和6所述的方法,其特征是从样品发出的荧光通过显微物镜收集放大后, 形成平行荧光光束。
8.根据权利要求1和7所述的方法,其特征是通过显微物镜所形成的荧光变成平行光,再 通过分光棱镜分光,实现光谱分辨。
9.根据权利要求1和8所述的方法,系统的色散元件可以是棱镜,也可以光栅。
10.根据权利要求1、8和9所述的方法,系统的光谱分辨率可以通过更换棱镜或光栅进行改 变。
11.根据权利要求1和9所述的方法,光栅分光系统,既可以只包含单个光栅,也可以包含 多个光栅。
12.根据权利1和11所述的方法,光栅分光系统既可以是扫描输出单个波长的单色仪,也可 以是连续输出的多色仪。
13.根据权利要求1和8所述的方法,其特征是位于棱镜和同步扫描相机光电阴极之间的会 聚透镜可以由不同焦距的单透镜或复合透镜来代替。
14.根据权利要求1所述的方法,其特征是荧光显微镜为多光子或单光子激发共焦显微镜, 由于所完成的特殊设计,在400-1000nm光谱范围内都具有高的空间分辨率。
15.根据权利要求1所述的方法,其特征是同步扫描变像管具有大工作面积的光电阴极,具 有好的像质和小的时间畸变的电子光学聚焦系统,具有满足宽电子束像质要求的偏转系 统。
16.根据权利要求1所述的方法,其特征是所设计的扫描电路可以在50kHz-1MH重复频率下 正常工作,并在相同的工作频率下可以具有不同的扫描电压斜率,从而获得不同的时间 量程和时间分辨率。
17.根据权利要求1所述的方法,其特征是快速光电转换器在超短光脉冲作用下产生电脉冲, 并用该电脉冲触发扫描电路,产生所需的高压高重复频率斜坡电压脉冲,用于驱动同步 扫描变像管的偏转系统。
18.根据权利要求1和17所述的方法,其特征是在快速光电转换器之前引入可变光延时器或 在光电转换器和扫描电路之间引入一可变电延时器,通过调节其延时使入射到同步扫描 变像管光电阴极上的光脉冲产生的电子脉冲与加在偏转系统上的斜坡电压脉冲同步。
19.根据权利要求1所述的方法,其特征是同步扫描相机的时间扫描方向相对于分光系统的 色散方向垂直,从而可精确测量不同光谱的荧光寿命。
20.根据权利要求1所述的方法,其特征是采用CCD实时读出系统,且CCD实时读出系统 和同步扫描变像管之间的光耦合或者通过光学透镜或者通过光锥实现。
21.根据权利要求1所述的方法,其特征是采用三维微位移系统,通过样品的三维微位移, 可以选择对样品上不同位置和深度进行同时荧光光谱和荧光寿命的测量。
22.根据权利要求1和21所述的方法,其特征是采用三维微位移系统或样品台,通过对样品 的移动,实现样品两维或三维荧光光谱和寿命的测量或成像。
23.根据权利要求1和21所述的方法,其特征是采用光束扫描装置,使激发光点在样品上做 两维快速扫描,实现样品两维荧光光谱和寿命的测量和成像。
本发明是一种可以同时获取生物样品荧光光谱和荧光寿命信息的测量方法和装置。由于 荧光寿命和荧光光谱分别对荧光分子所处的微环境和荧光团分子的种类敏感,因此,二者的 同时测量能够为生物医学检测和分析提供互补的功能信息,本发明将在生物学、医学、材料 科学等研究领域以及临床医学诊断方面具有重要的应用。
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