(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202221602708.0 (22)申请日 2022.06.24 (73)专利权人 上海昊量 光电设备有限公司 地址 201600 上海市松江区石湖荡镇长 塔 路945弄18号3楼D-15 (72)发明人 王康俊　吴晋龙　 (51)Int.Cl. G01N 21/65(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)实用新型名称 一种高分辨拉曼显微成像系统 (57)摘要 一种高分辨拉曼显微成像系统， 涉及光学显 微成像及光谱测量技术领域， 系统包括光源模 块， 用于提供均匀平面照射光源； 光谱模块， 用于 对不同波长信号进行调制； 样品控制模块， 用于 控制样品处于最佳的照明和成像位置， 并选择观 察的区域， 与光源模块配合以激发样品的拉曼散 射光； 图像采集模块， 设有点扩散函数光学系统 的调制光路， 用于对样品受激后产生的拉曼散射 光进行空间调制， 并采集调制后的平面分布信 号； 控制与处理模块， 与光源模块、 光谱模块、 样 品控制模块、 图像采集模块控制连接， 用于采用 合适的图像重演算法对样品拉曼信号的空间分 布进行图像恢复， 本实用新型实现宽场拉曼显微 成像， 速度快， 分辨率高， 提高样品三维成像的稳 定性。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 217766083 U 2022.11.08 CN 217766083 U 1.一种高分辨拉曼显微成像系统， 其特 征在于， 所述系统包括： 光源模块(1)， 用于提供均匀平面照射 光源； 光谱模块(2)， 用于对不同波长信号进行调制， 与所述光源模块(1)配合以接收拉曼散 射光； 样品控制模块(3)， 用于控制样品处于最佳的照 明和成像位置， 并选择观察的区域， 与 所述光源模块(1)配合以激发样品的拉曼散射 光； 图像采集模块(4)， 与所述光谱模块(2)配合以接收经过所述光谱模块(2)调制后的光 束， 设有点扩散函数光学系统的调制光路， 用于对样品受激后产生的拉曼散射光进行空间 调制， 并采集调制后的平面分布信号； 控制与处理模块(5)， 与所述光源模块(1)、 光谱模块(2)、 样品控制模块(3)、 图像采集 模块(4)控制连接， 以及用于对样品的拉曼信号进行接收以辅助图像展示。 2.根据权利要求1所述的高分辨拉曼显微成像系统， 其特征在于， 所述光源模块(1)包 括连续激光器(1 ‑1)、 激光准直透镜系统(1 ‑2)、 二向色镜(1 ‑3)以及物镜(1 ‑4)； 所述连续激光器(1 ‑1)、 激光准直透镜系统(1 ‑2)、 二向色镜(1 ‑3)沿光源照射方向依次 间隔设置， 所述物镜(1 ‑4)设于所述二向色镜(1 ‑3)的正上方， 且 所述二向色镜(1 ‑3)与所述 激光准直透镜系统(1 ‑2)、 物镜(1 ‑4)之间均成45 °夹角设置 。 3.根据权利要求2所述的高分辨拉曼显微成像系统， 其特征在于， 所述光谱模块(2)包 括固定反射镜(2 ‑2)、 分束镜(2 ‑1)以及移动反射镜(2 ‑3)， 所述固定反射镜(2 ‑2)和分束镜 (2‑1)组成固定臂， 所述移动反射镜(2 ‑3)和分束镜(2 ‑1)组成扫描臂； 所述分束镜(2 ‑1)处于所述物镜(1 ‑4)的正下方， 所述固定反射镜(2 ‑2)处于所述分束 镜(2‑1)的水平一侧； 所述移动反射镜(2 ‑3)处于所述分束镜(2 ‑1)的下方且可相对所述分束镜(2 ‑1)移动。 4.根据权利要求1所述的高分辨拉曼显微成像系统， 其特征在于， 所述样品控制模块 (3)包括样品池(3 ‑1)和位移平台(3 ‑2)， 所述样品池(3 ‑1)置于所述位移平台(3 ‑2)上， 所述 位移平台(3‑2)可进行三维移动。 5.根据权利要求3所述的高分辨拉曼显微成像系统， 其特征在于， 所述点扩散函数光学 系统的调制光路设于所述分束镜(2 ‑1)的水平另一侧， 包括依次间隔设置的点扩散聚焦透 镜(4‑1)、 空间滤波器(4 ‑2)、 准直透镜(4‑3)、 双螺旋位相片(4 ‑4)、 成像透 镜(4‑5)； 所述图像采集模块(4)还包括图像传感器(4 ‑6)， 所述图像传感器(4 ‑6)处于所述成像 透镜(4‑5)背离所述双螺 旋位相片(4 ‑4)的一侧， 且与所述成像透 镜(4‑5)间隔设置 。 6.根据权利要求5所述的高分辨拉曼显微成像系统， 其特征在于， 所述控制与处理模块 (5)包括控制单 元和处理单元； 所述控制单元包括图像采集卡、 光谱扫描控制接口以及平台控制接口， 所述处理单元 用于接收所述图像采集模块(4)中采用所述双螺旋位相片(4 ‑4)获得的图像数据， 以辅助还 原三维图像。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217766083 U 2一种高分辨 拉曼显微成像系统 技术领域 [0001]本实用新型涉及光学显微成像及光谱测量技术领域， 具体涉及到一种高分辨拉曼 显微成像系统。 背景技术 [0002]拉曼光谱检测技术是以拉曼散射效应为基础的探测分子振动和转动特征峰值的 “指纹”光谱技术， 当一定频率的激光照射到样品时， 物质的分子与光子发生能量转换， 使得 分子中原子间化学键的振动 发生不同方式和程度的改变， 然后散射出不同频率的光， 频率 的变化决定于散射物质的特性， 不同种类的原子间化学键振动的方式是独一的， 因此可以 产生与入射光频率有特定差值的拉曼散射光。 拉曼光谱检测技术对应的设备有拉曼光谱 仪。 [0003]拉曼光谱仪是采用激光照射样品， 并收集拉曼散射光进行信号分析， 得到拉曼光 谱的仪器。 具有非接触无破坏性、 检测时间短、 样品所需量小、 样品无需制备、 受水分子的干 扰小等特点； 并且拉曼光谱的频移不受光源频率的限制， 光源频率可根据样品的不同特点 而有所选择。 [0004]近年来， 随着光机电技术的迅猛发展， 显微拉曼光谱分析技术使拉曼光谱检测 设 备的灵敏度和分辨率大大提高， 拓展了在样品微区无损检测方面的应用； 与此同时， 显微成 像技术也引入到样品的分析过程中， 可以获得结构光谱特征信息。 但是， 现有的拉曼光谱成 像需要耗费较长时间， 此过程中环境温度、 振动等因素易使测量系统产生漂移， 并导致 实际 激发光斑 远大于物镜聚焦光斑， 限制了拉曼光谱检测设备的微区光谱探测能力。 [0005]另外， 基于特殊点扩散函数光学系统的显微成像系统， 比如双螺旋位相片， 可以实 现纳米分辨的单分子定位， 以及纳米分辨三维结构和功能成像。 该方法通过双螺旋位相片 将发光点调制生成特定的双螺旋图像来进行定位， 其中， 双螺旋图像中双螺旋旁瓣的中点 在成像面上的位置确定待测分子的横向位置， 双螺旋图像中双螺旋旁瓣的中心连线的旋转 角度及双螺旋旁瓣的中点在成像面上 的位置确定待测分子的轴向位置。 目前， 该三维成像 方式已有 商业化产品出现。 [0006]本实用新型， 基于上述两种技 术， 提出一种高分辨拉曼显微成像系统。 实用新型内容 [0007]针对现有技术所存在的不足， 本实用新型目的在于提出一种高分辨拉曼显微成像 系统， 具体方案如下： [0008]一种高分辨拉曼显微成像系统， 所述系统包括： [0009]光源模块， 用于提供均匀平面照射 光源； [0010]光谱模块， 用于对不 同波长信号进行调制， 与所述光源模块配合以接收拉曼散射 光； [0011]样品控制模块， 用于控制样品处于最佳的照明和成像位置， 并选择观察的区域， 与说　明　书 1/5 页 3 CN 217766083 U 3