【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及顯微成像，尤其涉及一種非線性焦點調制顯微成像裝置及方法。
技術介紹
1、傳統的非線性焦點調制顯微成像技術存在成像速度受到限制無法對時間分辨率要求較高的樣品成像，以及成像過程中可能出現運動偽影的問題。通過改變激發光的調制方法，減少飽和實心和空心光斑轉換所需的時間，可以實現在掃描過程中進行飽和實心和空心光斑的轉換從而提高時間分辨率并減少可能會由于樣品運動而出現偽影的現象。但當進行高速調制時，需要采用合適的探測方法從而能夠及時的獲取并提取飽和實心和空心掃描得到的熒光信號。傳統的非線性焦點調制顯微成像技術通常采用雪崩光電二極管或光電倍增管作為探測器，該儀器作為探測器雖然能夠實現對微弱信號的探測，但同時也對噪聲進行了放大，成像結果往往具有一定的噪聲，尤其是對于微弱信號進行探測時，噪聲的影響更加明顯，嚴重影響了成像質量。
2、因此，提出一種非線性焦點調制顯微成像裝置及方法，來解決現有技術存在的問題，是本領域技術人員亟須解決的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種非線性焦點調制顯微成像裝置及方法，能夠簡化光學系統，減少樣品運動和系統不穩定可能帶來的噪聲和差分操作后可能引入的偽像，提升成像質量和信噪比。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種非線性焦點調制顯微成像裝置，包括照明系統、探測系統和計算機，照明系統包括依次設置的激光器、電光調制模塊、相位調制模塊和熒光探測模塊；
4、激光器，用于發出功率
5、電光調制模塊，用于控制激光光束在水平偏振光和垂直偏振光兩個不同偏振狀態之間的快速轉換；
6、相位調制模塊，對線偏振光進行相位調制，形成照明樣品并激發熒光信號的飽和實心光斑和空心光斑；
7、熒光探測模塊，對熒光信號進行收集，放大，濾波和解調，得到飽和實心光斑和空心光斑的掃描結果。
8、上述的裝置，可選的，電光調制模塊包括：用于調制激發光偏振狀態的電光調制器和用于控制電光調制器的高電壓驅動單元，高電壓驅動單元受控于計算機。
9、上述的裝置，可選的，激光器和電光調制模塊間設有用于將激發光調整為與電光調制器的晶體光軸方向夾角為45°的偏振片，調節后的激發光為水平偏振光。
10、上述的裝置，可選的，激發光通過電光調制器，當電光調制器不施加控制電壓時激發光的偏振狀態不發生改變，當電光調制器施加大小為電光調制器的半波電壓vπ大小的電壓時，激發光轉換為垂直偏振光。
11、上述的裝置，可選的，相位調制模塊采用偏振敏感的空間光調制器，當激發光為水平偏振光時，激發光在第一次到達空間光調制器表面時被相位調制模塊加載的0到2π的渦旋相位調制圖案進行相位調制，得到飽和空心光斑，當激發光為垂直偏振光時，空間光調制器在激發光第一次到達表面時不進行相位調制。
12、上述的裝置，熒光探測模塊包括用于收集飽和熒光信號的光電倍增管和用于實現相關檢測，進行放大、濾波和解調熒光信號的鎖相放大器，鎖相放大器受控于計算機。
13、上述的裝置，可選的，鎖相放大器的參考信號和電光調制器的控制信號同步，通過解調得到隨著電光調制器調節激發光偏振狀態而變化的飽和實心和空心光斑的掃描信號，并通過后處理得到顯微成像結果。
14、一種非線性焦點調制顯微成像方法，用于執行上述任一項所述的一種非線性焦點調制顯微成像裝置，包括以下步驟：
15、s1、激光器發出功率足夠使熒光分子響應產生非線性飽和效應的激光光束，獲得飽和熒光信號；
16、s2、激光光束在準直后通過電光調制模塊控制激發光在水平偏振光和垂直偏振光之間的快速轉換，獲得飽和實心光斑和空心光斑；
17、s3、通過熒光探測模塊對飽和熒光信號進行放大，濾波和解調得到飽和實心光斑和空心光斑的掃描圖像，對掃描圖像進行多圖像反卷積處理后得到顯微成像結果。
18、經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本專利技術提供了一種非線性焦點調制顯微成像裝置及方法，具有以下有益效果：1)在傳統的非線性焦點調制顯微成像系統的基礎上進行了簡單的改進，系統較為簡單，且適用大部分熒光顯微成像系統；2)不引入第二條調制光路，用單光路實現對激發光的調制，避免調節光路重合時可能引入的誤差；3)利用電光調制技術結合偏振敏感的空間光調制器進行相位調制將激發光調節為飽和空心光斑的方法，與相位調制相比更加容易實現，簡化了光學系統；4)利用電光調制技術實現激發光偏振狀態的快速轉換，在掃描過程中使激光在飽和實心和空心狀態之間的快速轉換，有效減少樣品運動和系統不穩定可能帶來的噪聲和差分操作后可能引入的偽像；5)利用鎖相放大器實現對熒光信號的相關檢測，濾除和參考信號即電光調制器的驅動信號不同頻率不同相位的噪聲和干擾信號，提升成像質量和信噪比。
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1.一種非線性焦點調制顯微成像裝置，包括照明系統、探測系統和計算機，其特征在于，照明系統包括依次設置的激光器、電光調制模塊、相位調制模塊和熒光探測模塊；
2.根據權利要求1所述的一種非線性焦點調制顯微成像裝置，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的一種非線性焦點調制顯微成像裝置，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的一種非線性焦點調制顯微成像裝置，其特征在于，
5.根據權利要求1所述的一種非線性焦點調制顯微成像裝置，其特征在于，
6.根據權利要求1所述的一種非線性焦點調制顯微成像裝置，其特征在于，
7.根據權利要求6所述的一種非線性焦點調制顯微成像裝置，其特征在于，
8.一種非線性焦點調制顯微成像方法，用于執行權利要求1-7任一項所述的一種非線性焦點調制顯微成像裝置，其特征在于，包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種非線性焦點調制顯微成像裝置，包括照明系統、探測系統和計算機，其特征在于，照明系統包括依次設置的激光器、電光調制模塊、相位調制模塊和熒光探測模塊；
2.根據權利要求1所述的一種非線性焦點調制顯微成像裝置，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的一種非線性焦點調制顯微成像裝置，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的一種非線性焦點調制顯微成像裝置，其特征在...
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