一种基于强度差分的三维超分辨显微方法和装置

摘要

本发明公开了一种基于强度差分的三维超分辨显微方法，包括以下步骤：1)开启共焦成像模式，将第一光源发出的光束转换为第一线偏振光；2)将第一线偏振光投射到待测样品上；3)收集待测样品发出的信号光，得到第一信号光强I₁；4)切换为负共焦成像模式，将第二光源和第三光源发出的光束分别转换为第二线偏振光和第三线偏振光；5)将第二线偏振光和第三线偏振光经位相调制后分别转换为第一调制光束和第二调制光束；6)将第一调制光束和第二调制光束投射到待测样品上；7)收集待测样品发出的信号光，得到第二信号光强I₂；8)计算有效信号光强I，并得到超分辨图像。本发明还公开了一种基于强度差分的三维超分辨显微装置。

主权项

1.一种基于强度差分的三维超分辨显微方法，其特征在于，包括以下步骤：1）控制第一光源处于开启状态，第二光源和第三光源处于关闭状态，所述第一光源发出的第一工作光束准直后转换为第一线偏振光；2）将所述第一线偏振光进行光路偏转，偏转后的第一线偏振光经聚焦和准直后转换为圆偏振光投射到待测样品上，以实现对待测样品的扫描；3）在扫描过程中收集所述待测样品各扫描点发出的信号光，滤去杂散光得到第一信号光强I₁(x,y,z)，其中x,y,z为扫描点的三维坐标，并生成相应的图像；4）控制第一光源处于关闭状态，第二光源和第三光源处于开启状态，所述第二光源和第三光源发出第二工作光束和第三工作光束分别准直后转换为第二线偏振光和第三线偏振光；5）将所述第二线偏振光和第三线偏振光经位相调制后分别转换为第一调制光束和第二调制光束；对所述第二线偏振光进行位相调制的调制函数为：式中：ρ为光束上某点与光轴的距离，为光束垂直光轴剖面内位置极坐标矢量与x轴的夹角；对所述第三线偏振光进行位相调制的调制函数为：式中：ρ为光束上某点与光轴的距离，为光束垂直光轴剖面内位置极坐标矢量与x轴的夹角，R为入射光束的剖面半径；6）对所述第一调制光束和第二调制光束进行光路偏转，偏转后的第一调制光束和第二调制光束经聚焦和准直后转换为相应的圆偏振光投射到待测样品上，以实现对步骤3）中的扫描点的二次扫描；7）在扫描过程中收集所述待测样品各扫描点发出的信号光，滤去杂散光得到第二信号光强I₂(x,y,z)，其中x,y,z为扫描点的三维坐标，并生成相应的图像；8）根据公式I(x,y,z)=I₁(x,y,z)-γI₂(x,y,z)计算有效信号光强I(x,y,z)，并利用I(x,y,z)得到超分辨图像。