一种采用闪烁氙灯的荧光显微镜照明方法及荧光组件与流程

本发明涉及荧光显微镜，具体涉及一种采用闪烁氙灯的荧光显微镜照明方法及荧光组件。

背景技术：

1、荧光显微镜技术可以对生物样品进行如二维、三维、时间序列等多种成像方式。荧光显微镜可以实时地观测活体细胞、动物和细菌等微观生物系统的特定结构和生理功能。因此，荧光显微镜技术在生物医学、医学诊断和药物研发中得到了广泛的应用。

2、(一)在生物医学中的应用；

3、1、生物大分子的研究：荧光标记可以对分子发生的变化进行实时追踪和记录，因此荧光显微镜成像技术被广泛应用于蛋白质、细胞膜、dna和rna结构的研究；2、细胞生物学：荧光显微镜成像技术可以对细胞器、细胞膜、基因表达、细胞周期等细胞内分子级别的生理过程进行实时成像，可以从空间和时间两个维度上揭示细胞基本生理过程的发生、发展和终结过程，包括细胞的迁移、增殖和凋亡等；3、神经科学：荧光显微镜成像技术可以实时地观测神经细胞、神经纤维和神经突触等微观结构的变化，包括神经突触的形态和分布、神经放电和神经影像等。

4、(二)医学诊断中的应用；

5、1、生物标签技术：将荧光染料标记到待检测的生物标志物上，如病毒、细胞、蛋白质、肿瘤等，可以用于多种疾病的检测和病理诊断；2、组织切片：荧光显微镜可以对组织切片进行高效成像，以帮助医学科学家对疾病进行更精细的研究和诊断。

6、(三)药物研发中的应用；

7、1、药物的分析和筛选：荧光显微镜可以帮助科学家从分子到细胞层面对新药快速筛选和确定药效；荧光标记可以用于分析药物的运输和代谢过程，为探究药物作用的机制提供帮助；2、毒理学研究：荧光显微镜可以对生物分子、细胞、组织和小鼠模型等进行高效的三维成像，以研究化学物质的毒性和副作用。

8、当前荧光显微镜技术大多使用高压汞灯作为照明光源，通过光源滤光片获得单色光使用落射照明方法照射样本，通过荧光滤光片获得样本荧光进入相机拍照，获得样本荧光信息。但是当前荧光显微镜采用的高压汞灯为连续光源，因此在样本荧光较弱时，相机就需要更长的曝光时间(100ms或更长)，相应拍照速率无法提高。这就导致现有荧光显微镜技术无法实现图像高速扫描，无法大样本量快速输出。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种采用闪烁氙灯的荧光显微镜照明方法及荧光组件，可以提供微秒级高亮度光源，在不降低图像质量条件的情况下，大幅提高拍照速率。

2、为解决上述技术问题，实现上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种采用闪烁氙灯的荧光显微镜照明方法，以高频闪烁氙灯作为光源，通过落射照明方式，对位于载玻片上的样本进行高频闪烁照明，具体步骤为：

4、步骤1)利用高频闪烁氙灯发出侧向的闪烁光束；

5、步骤2)利用光源滤光片对闪烁光束进行光源滤光；

6、步骤3)利用反射镜将经光源滤光后的闪烁光束向下反射；

7、步骤4)向下反射后的闪烁光束经物镜照射在载玻片上，其中一部分闪烁光束在接触到样本后向上反射；

8、步骤5)向上反射的闪烁光束依次经物镜、反射镜后，再通过荧光滤光片的荧光滤光射入相机。

9、一种采用闪烁氙灯的电子显微镜荧光组件，由轮盘部件、相机部件和光源部件组成；其中，

10、所述轮盘部件包括一块水平设置的轮盘安装板，所述轮盘安装板的下表面设置有一个竖直向下的中心轴，所述中心轴上转动套设有一个受轮盘驱动机构驱动的安装轴，所述安装轴的圆周表面绕其轴心均匀地设置有多个三孔荧光滤片盒；所述轮盘安装板上开设有一个通孔，所述通孔的正下方为检测位置，所述轮盘驱动机构通过带动所述安装轴定角度转动，实现所有所述三孔荧光滤片盒在所述检测位置的轮流停留；所述相机部件位于所述通孔的正上方，所述相机部件、所述通孔以及位于所述检测位置的所述三孔荧光滤片盒竖向同轴；

11、所述光源部件位于所述检测位置的外侧，所述光源部件包括高频闪烁氙灯、透镜和受第二步进电机驱动的侧转盘，所述透镜位于所述高频闪烁氙灯的正前方，所述透镜的正前方为透光位置，所述侧转盘位于所述透镜的前方，所述侧转盘的盘面圆周上均匀地开设有若干个光源滤光孔，每个所述光源滤光孔内均盖设有光源滤光片；所述第二步进电机通过带动所述侧转盘定角度转动，实现所有所述光源滤光孔在所述透光位置的轮流停留；所述高频闪烁氙灯、所述透镜、位于所述透光位置的所述光源滤光孔以及位于所述检测位置的所述三孔荧光滤片盒横向同轴。

12、进一步的，所述轮盘驱动机构由第一步进电机、第一直齿轮、第二直齿轮和角度传感器组成，所述第一步进电机竖直向下地安装在所述轮盘安装板上，且均位于所述中心轴和所述相机部件的一侧，所述第一直齿轮固定安装在所述第一步进电机的输出轴上，所述第二直齿轮套设在所述中心轴外围并与所述安装轴的上端面固定连接，所述第一直齿轮与所述第二直齿轮处于同一高度位置并相互啮合；所述角度传感器包括磁编码器、中心磁铁、磁铁座和插座，所述磁编码器固定设置在所述中心轴下端面的轴心上，所述磁铁座与所述安装轴的下端面固定连接，所述中心磁铁固定设置在所述磁铁座的内部，并位于所述磁编码器的正下面，所述磁编码器的线缆向上穿过所述中心轴的中空内腔后与所述插座连接，所述第一步进电机通过所述角度传感器的角位移测量，从而实现所述安装轴的定角度旋转，进而实现所有所述三孔荧光滤片盒与所述通孔下端的轮流对接。

13、进一步的，所述轮盘部件上设置有第一机械角度限位机构，所述第一机械角度限位机构包括第一平弹片、第一微型轴承座、第一微型销轴、第一滚轮以及开设在所述第二直齿轮上平面圆周上的若干第一滚轮定位沉孔和若干第一滚轮滚动凹槽；所述第一平弹片的内端与所述中心轴的上端面固定连接，所述第一平弹片的外端指向所述检测位置的方向，所述第一微型轴承座固定设置在所述第一平弹片外端的下表面，所述第一滚轮通过所述第一微型销轴安装在所述第一微型轴承座上；所述第一滚轮定位沉孔和所述第一滚轮滚动凹槽的数量与所述三孔荧光滤片盒的数量相对应，所述第一滚轮定位沉孔的开设位置与所述三孔荧光滤片盒的所在位置一一对应，所述第一滚轮滚动凹槽的开设位置位于两个相邻的所述第一滚轮定位沉孔之间，所述第一滚轮定位沉孔的上平面高于所述第一滚轮滚动凹槽的上平面，负责为所述第一滚轮提供阻尼和卡点。

14、进一步的，所述三孔荧光滤片盒包括一个方型盒体，所述方型盒体的顶面开设有用于与所述通孔下端对接的光束上过孔，所述光束上过孔上加盖有荧光滤光片，所述方型盒体的底面开设有用于与物镜上端对接的光束下过孔，所述光束上过孔与所述光束下过孔上下同心，所述方型盒体的一个侧表面上开设有用于与光源滤光孔内端对接的光束侧过孔，所述方型盒体的内部倾斜地设置有一块反射镜，所述光源部件通过所述反射镜向对位于物镜下方的载玻片提供落射照明。

15、进一步的，所述安装轴的圆周表面绕其轴心均匀的排列有若干个竖向设置的燕尾凸块，所述燕尾凸块的数量与所述所述三孔荧光滤片盒的数量相对应，每个所述三孔荧光滤片盒的一个侧面上均开设有能与所述燕尾凸块插接配合的燕尾凹槽，所述燕尾凹槽的位置与所述光束侧过孔的位置相对，所述安装轴上端的外围套设有一块限位片，且所述限位片与所有所述燕尾凸块的上端面固定连接，所述三孔荧光滤片盒通过所述燕尾凹槽与所述燕尾凸块的配合实现与所述安装轴的快速安装，并通过所述限位片实现定位；每个所述燕尾凸块的表面均开设有一个c字形安装槽，所述c字形安装槽的缺口延伸至所述燕尾凸块的一个侧边，所述c字形安装槽内设置有一个可相对于所述安装轴的外壁外突或内缩的斜压块，所述斜压块的一个边缘位于所述c字形安装槽的缺口处，并与所述燕尾凸块的边缘齐平，所述燕尾凹槽通过所述斜压块的内缩或外突实现与所述燕尾凸块的锁紧或解锁。

16、进一步的，所述相机部件由相机本体、缩小镜和镜筒组成，所述镜筒的下端与所述通孔上端周围开设的嵌槽固定连接，所述镜筒的上端通过所述缩小镜与相机本体的镜头连接。

17、进一步的，所述光源部件包括一块水平设置的光源安装板，所述光源安装板的下方通过灯头固定座设置有灯头座，所述高频闪烁氙灯固定安装在所述灯头座中；所述灯头固定座的底端设置有一块向前延伸的c型座，所述透镜通过透镜固定件固定安装在所述c型座的中部，所述c型座的前部设置有一块侧转盘连接板，所述侧转盘连接板的顶部设置有一块向一侧延伸的连接条，所述第二步进电机通过电机安装板固定安装在所述连接条的下表面，所述侧转盘外侧面的中心通过连接件与所述第二步进电机的输出轴固定连接。

18、进一步的，所述灯头座的外表面固定贴设有若干个水冷降温器，且所述灯头座的外部罩设有用于保护所述水冷降温器的防护罩，所述防护罩的后端开设有便于冷却液循环管路穿过的开孔。

19、进一步的，所述光源部件上设置有第二机械角度限位机构，所述第二机械角度限位机构包括第二平弹片、第二微型轴承座、第二微型销轴、第二滚轮以及开设在所述侧转盘后侧面上并围绕其圆心设置的若干第二滚轮定位沉孔和若干第二滚轮滚动凹槽；所述第二平弹片的内端通过平弹片固定座与所述电机安装板的前侧面固定连接，所述第二平弹片的外端指向远离所述检测位置的方向，所述第二微型轴承座固定设置在所述第二平弹片外端的前侧面，所述第二滚轮通过所述第二微型销轴安装在所述第二微型轴承座上；所述第二滚轮定位沉孔和所述第二滚轮滚动凹槽的数量与所述光源滤光孔的数量相对应，所述第二滚轮定位沉孔的开设位置与所述光源滤光孔的所在位置一一对应，所述第二滚轮滚动凹槽的开设位置位于两个相邻的所述第二滚轮定位沉孔之间，所述第二滚轮定位沉孔的上平面高于所述第二滚轮滚动凹槽的上平面，负责为所述第二滚轮提供阻尼和卡点。

20、进一步的，所述高频闪烁氙灯能提供160～7500nm的高频闪烁光，频率可达200hz。

21、本发明的有益效果为：

22、1、本发明将荧光显微镜的光源更换为闪烁氙灯，并采用落射照明方式，从而可以提供微秒级高亮度光源，在不降低图像质量条件下，大幅提高了拍照速率(200帧/秒)，是现有技术的20倍以上，而且预热时间短，稳定性好，能够实现高速荧光显微镜扫描。

23、2、本发明采用的闪烁氙灯采用闪烁工作方式，因此使用寿命较连续光源更长，相应成本更低。

24、3、本发明采用角度传感器与机械限位双重定位，从而使得荧光滤光片和光源滤光片的旋转角度更加精准，且可以保持稳定。

25、本发明的荧光滤片盒与安装轴采用燕尾槽的插接方式装配，并配合斜压块完成固定，大大方便了荧光滤片盒的拆装，同时也能够确保安装的可靠度。

26、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。