為了將光譜成像技術(shù)更方便地引入顯微成像領(lǐng)域，本文介紹了高光譜成像技術(shù)與顯微成像技術(shù)相結(jié)合，搭建出一套全自動推掃式高光譜顯微成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)以倒置顯微鏡為主體進行設(shè)計，采用棱鏡-光柵元件進行光譜分光，利用高精度二維電動運動平臺進行推掃，同時結(jié)合電動對焦組件完成對焦，最終成像在高靈敏sCMOS科學(xué)相機上。根據(jù)大多數(shù)生物樣本光譜檢測需求，系統(tǒng)的光譜范圍選擇為420~800 nm，并引入激光自動對焦系統(tǒng)作為主動對焦模塊，以HE染色的乳腺癌病理切片為研究對象。通過對全自動推掃式高光譜顯微成像系統(tǒng)的設(shè)計與研究，解決了高光譜顯微成像中無法實時對焦的難題，實現(xiàn)了在40倍顯微物鏡下3.25 mm × 3.25 mm范圍內(nèi)的全自動成像。這有助于促進光譜技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中的應(yīng)用，特別是對需要高分辨率和高靈敏度的場景中，提供了有效的解決方案。
圖1 整機圖片
圖2 基于主動對焦的大視場推掃成像
推掃式高光譜顯微成像系統(tǒng)的光譜探測器采用了鑫圖背照式sCMOS科學(xué)相機Dhyana 400BSI。該相機像元大小為6.5 μm，非常適配于40x~60x的成像系統(tǒng)。相機的寬光譜響應(yīng)范圍涵蓋了190 nm~1100 nm，可以適用于生物樣本的光譜檢測需求，峰值量子效率高達95%，讀出噪聲僅為1.1e-。這些性能在高分辨率成像和靈敏度之間實現(xiàn)了平衡，并能大幅提高信號檢測能力，非常適合部分光譜應(yīng)用的需求。
參考文獻
唐凌宇, 葛明鋒, 董文飛. 全自動推掃式高光譜顯微成像系統(tǒng)設(shè)計與研究[J]. 中國光學(xué), 2021, 14(6): 1486.
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