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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明涉及一种非标记相衬超分辨光学显微系统及方法，包括沿光路布置的大数值孔径锥形相干照明模块、样品与机械扫描模块、超分辨相衬成像模块、宽场显微成像模块；利用大数值孔径锥形超分辨光束所具有的超分辨焦斑、超长焦深、径向空间频率高、频率通带窄等特点，结合共焦工作原理和相衬显微工作原理，实现一种非标记相衬超分辨光学显微系统及方法；通过二维扫描实现非标记远场超分辨二维显微成像；并通过对不同轴向位置的物面进行非标记远场超分辨二维显微成像，获取样品不同横截面的超分辨二维显微成像，进而实现三维层析。该系统能实现样品的非标记、超分辨分辨率、层析成像。

主权项：1.一种非标记相衬超分辨光学显微系统，其特征在于：包括沿光路布置的大数值孔径锥形相干照明模块、样品与机械扫描模块、超分辨成像模块和宽场显微成像模块；所述大数值孔径锥形相干照明模块用于产生锥形超分辨照明光束，该大数值孔径锥形相干照明模块包括激光器（1）、光纤准直器（3）、第一锥透镜（4）、第二锥透镜（5）和超分辨锥形光束聚焦透镜（6），激光器（1）与光纤准直器（3）连接；由激光器（1）发出波长为λ的相干光传输至光纤准直器（3），经过光纤准直器（3）后形成准直光束，该准直光束的半径为R；该准直光束经过第一锥透镜（4）和第二锥透镜（5）后形成内半径R'in和外半径R'out的环形光束；当环形光束同轴垂直照明焦距为fc的超分辨锥形光束聚焦透镜（6）时，超分辨锥形光束聚焦透镜（6）将该环形光束汇聚形成锥形超分辨光束，该锥形超分辨光束的锥角为θa，焦深DOF为Rctanθa，聚焦光斑横向半高全宽FWHM0.5λNAa，第一零点半径小于0.61λNAa，其中，ctan·为余切函数，R=R'out-R'in；NAa为超分辨锥形光束聚焦透镜（6）的数值孔径，NAa=nwsinθa，nw为聚焦光场所在的介质的折射率，sin·为正弦函数；第一零点半径为焦斑强度峰值位置到第一个零点位置的距离；所述样品与机械扫描模块用于放置被检测样品（8），并带动被检测样品（8）的移动；所述超分辨相衬成像模块用于在锥形超分辨光束照明下，将通过被检测样品（8）的透射光和由被检测样品（8）引起的散射光进行收集，并进行超分辨信号收集；该超分辨相衬成像模块包括物镜（9）、轴向纳米定位器（10）、第一透镜（11）、第二透镜（12）、相衬板（13）、第一立方分束器（14）、第一筒镜（15）、光纤头（16）、光电倍增管（19）和高速采集卡（21）；光纤头（16）与光电倍增管（19）连接，光电倍增管（19）与高速采集卡（21）连接；所述第一透镜（11）和第二透镜（12）构成一个4f系统，该4f系统的前焦平面与物镜（9）的后焦平面重合，该4f系统的后焦平面与相衬板（13）重合；被检测样品（8）位于由超分辨锥形光束聚焦透镜（6）形成锥形超分辨光束范围内，并位于物镜（9）的前焦平面上；所述宽场显微成像模块用于实现对被检测样品（8）的宽场显微成像，用于对被检测样品（8）的观测。

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