喻欢欢 张晨爽 林丹樱 于斌 屈军乐

(深圳大学物理与光电工程学院, 光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室, 深圳 518060)

多焦点结构光照明显微镜(multifocal structured illumination microscopy, MSIM)能在50 µm 的成像深度内实现2 倍于衍射极限分辨率的提升, 但在对厚样品成像时, 散射光和离焦光限制了其层析能力和图像衬度.双光子多焦点结构光照明显微镜(two-photon MSIM, 2P-MSIM)克服了样品组织散射的影响, 进一步提高了MSIM 的成像深度和成像特性.然而, 现有的2P-MSIM 通常采用振镜扫描成像, 系统复杂, 灵活性差.为了解决上述问题, 本文提出了一种基于高速相位型空间光调制器(spatial light modulator, SLM)的双光子多焦点结构光照明超分辨显微成像系统, 通过在SLM 上同时加载生成多焦点阵列的相位图和线性相位光栅的相位图,实现了多焦点阵列的产生和在样品面上的高精度的并行数字随机寻址扫描和激发成像, 结合像素重定位和反卷积技术实现了三维双光子多焦点结构光超分辨成像, 解决了扫描振镜在2P-MSIM 成像中的机械惯性问题,同时降低了系统的复杂性, 提升了灵活性.在此基础上, 利用搭建的2P-MSIM 开展了小鼠肾组织切片和铃兰根茎双光子超分辨成像实验, 验证了该方法的三维超分辨成像能力, 对于2P-MSIM 的发展具有重要的意义.

1 引 言

近年来, 多种突破光学衍射极限限制的超分辨显微技术蓬勃发展, 如: 受激发射损耗(stimulated emission depletion, STED)显微技术[1]、光激活定位显微技术[2]、随机光学重构显微成像技术(stochastic optical reconstruction microscopy, STORM)[3]及结构光照明显微成像技术(structured illumination microscopy, SIM)[4]等, 已达到了纳……