全自动推扫式高光谱显微成像系统设计与研究

摘要

为了将光谱成像技术更方便地引入显微成像领域,本文将高光谱成像技术与显微成像技术相结合,搭建出一套全自动推扫式高光谱显微成像系统.系统以倒置显微镜为主体进行设计,采用棱镜-光栅元件进行光谱分光,利用高精度二维电动运动平台进行推扫,同时结合电动对焦组件完成对焦,最后成像在高灵敏sCMOS科学相机上.根据大多数生物样本光谱检测需求,系统的光谱范围选择420～800 nm.经光谱定标和空间分辨率测试,确定系统的光谱采样率为2.06 nm,光谱分辨率均值优于3.5 nm,空间分辨率优于0.87μm.系统引入激光自动对焦系统作为主动对焦模块,以HE染色的乳腺癌病理切片为研究对象,实验分别采用被动对焦和主动对焦方式进行推扫成像,并比较分析两种方式的优劣,认为两者均可以满足大视场成像需求,但主动对焦成像更快速、更清晰,更加适合推扫式高光谱显微成像系统.通过对全自动推扫式高光谱显微成像系统的设计与研究,解决了高光谱显微成像中无法实时对焦的难题,实现了40倍显微物镜下3.25 mm×3.25 mm范围内全自动成像,有利于促进光谱技术在生物医学等领域中的应用.