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国内首台超快扫描隧道显微镜
通过实验技术和理论方法的双重突破，在国际上率先实现了对原子核量子态的精确描述，揭示了水的核量子效应，该成果发表于《科学》期刊；通过开发新型扫描探针技术，在国际上首次获得了单个钠离子水合物的原子级分辨图像。扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，STM）是一种空间分辨率可以达到原子量级的微观探测工具。 然而，受电流放大器带宽的局限，其时间分辨一般只能达到微秒量级（10-6 s），而很多微观动力学过程往往发生在皮秒（10-12 s）和飞秒（10-15 s）量级。 为了提高STM的时间分辨率，其中一种比较可行的办法是将超快激光的泵浦-探测（pump-probe）技术和STM相结合，利用超快光与电子隧穿过程的耦合来实现“飞秒-埃”尺度的极限探测。
北京大学
2021-04-11
国内首台超快扫描隧道显微镜
研制出国内首台超快扫描隧道显微镜，实现飞秒级时间分辨和原子级空间分辨，并捕捉到金属氧化物表面单个极化子的非平衡动力学行为。该工作于5月19日发表在物理领域顶级期刊《物理评论快报》上，并被选为编辑推荐文章。
北京大学
2021-04-11
一种双模态显微成像系统和方法
荧光显微成像是分子生物学研究的主要手段，然而由于激发光的高光子通量和光毒性，成像总次数受限，因而目前还未能全面揭露细胞内部细胞器的相互作用及动态过程。活细胞的高分辨长时程成像目前仍然是生物学研究中的巨大挑战，由于轴向扫描速度的限制，三维荧光成像需要更大的激发光子通量，而光漂白效应则极大限制了三维成像的总时长。同时，由于荧光光谱较宽，成像过程中通道数目受限，荧光成像一般仅能同时标记有限种类的分子。而电镜等辅助成像手段虽可观察多种细胞器，但仅能提供静态快照作为辅助。光学衍射层析显微成像具有光通量低，光毒性小的特点，可有效解决荧光成像遇到的问题。光学衍射层析成像系统中，先前的工作缺少荧光成像作为辅助，衍射层析图像中的多数结构缺乏标定，仅能进行形态学分析。传统光学衍射层析成像中，也仅对脂滴、染色体和线粒体进行了结合宽场荧光成像的鉴别标定。 北大研究团队提出一种结合光学衍射层析显微成像和结构光照明超分辨荧光成像的双模态显微成像方法，用超分辨荧光成像辅助光学衍射层析进行共定位成像。在双模态成像系统中，光学衍射层析成像具有优异的分辨能力，且无光毒性的限制，因而可以长时间、全面地记录细胞内各种细胞器间的三维相互作用动态；荧光成像模态可提供分子层面的化学特异性分辨能力，因此成为鉴别无标记成像模态成像结果的重要依据。利用光学衍射层析-结构光照明荧光双模态成像系统，可开展一系列的活细胞成像研究，并应用于病理诊断、药理分析、耐药性研究等。
北京大学
2021-02-01
量子相干控制超分辨荧光宽场显微成像
传统的光学显微系统受到阿贝衍射极限原理的限制，无法分辨尺度小于~200nm的事物，为了突破衍射极限，超分辨荧光显微技术应运而生，在生物成像等领域得到广泛应用。根据成像采集过程，超分辨方法主要可分为两类。一种是单分子定位显微方法（SMLM），通过荧光分子的光开关特性，孤立每个发光分子进行单独定位。此类方法具有不受衍射极限限制的特点，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循环步骤使得采集速度和成像时间较慢。另一种是如结构光照明等宽场成像的超分辨显微技术，可以通过获得相邻区域/荧光分子间一定程度的响应差异来实现分辨率的提升。宽场成像的方法具有较高的时间采集效率，但由于同时激发视野内的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前还缺乏一种方法在理论上可以有效的兼顾宽场成像的时间采集效率和单分子定位方法的空间分辨率，因此亟需提出一种基于宽场成像对荧光分子高效调制的技术方案。 超分辨方法其本质都是通过识别单个荧光分子的独立的发射特性获得该分子的空间定位。如果可以对宽场成像中衍射极限以内各个发光分子荧光发射差异实现主动控制，则有可能获得更好的超分辨显微结果。近期，物理学院介观物理国家重点实验室极端光学研究团队提出了基于量子相干控制原理主动调制分子荧光发射而获得超分辨荧光显微的方法（SNAC），在宽场成像下实现了分辨率的提升。课题组在ZnCdS量子点体系下获得衍射极限范围内各个量子点的差异化激发。通过设计多个整形脉冲，单个ZnCdS量子点的荧光差异性会得到增强。课题组通过周期性改变整形脉冲和傅立叶增强提取荧光响应的差异。同时，主动控制的图像采集方案可以有效的抑制系统中不随调制周期变化的泊松随机噪声和CMOS工艺导致的固定噪声，极大的提升了信噪比。接着，利用独立开发的混合周期（Combination-FFT）和多高斯拟合定位算法获得最终的超分辨重建结果。研究模拟了邻近双点荧光发射的超分辨定位，其结果可以很好的分辨出低至50nm的相邻荧光分子。对于密集标记的线性结构，SNAC的分辨能力同样有显著性的提高，获得了30nm左右的径向定位精度。在量子点标记的COS7细胞样品的维管结构区域清晰的观测到了维管的平行取向和姿态排布以及纤维交叉区域的95.3nm的邻近双峰，显示出了比已有多种宽场超分辨方法更好的重建结果。这个研究将脉冲整形作为新的控制维度引入荧光超分辨，并将宽场超分辨成像技术的分辨率提升到了与单分子定位方法接近的50nm的水平。
北京大学
2021-04-11
便携式双目显微镜手机拍摄支架
本实用新型公开了一种便携式双目显微镜手机拍摄支架，旨在解决现在没有专用于双目显微镜的手机拍摄支架，双目显微镜手机拍摄操作不便，易出现漏光而导致成像不稳定的现象的不足。该实用新型包括长条状的支架本体，支架本体两条宽边上以及一条长边上均设有向上凸起的限位挡条，与长边连接的限位挡条上设有限位盖条，限位盖条和支架本体之间构成手机夹槽，支架本体下表面上设有两个目镜对接头，支架本体上与一目镜对接头对应位置设有拍摄孔，拍摄孔贯穿与之对应的目镜对接头。
浙江大学
2021-04-13
全自动控制显微镜图像分析系统
全自动控制显微镜图像分析软件系统，通过对显微镜自动控制载物台的x、y、z轴的控制，实现显微图像的自动聚焦、ROI目标的自动获取、大视野显微图像自动拼接（虚拟显微切片）、多层图像聚焦融合、聚焦深度显微表面三维成像。该系统可应用于显微病理、解剖、工业材料、印刷电路板等领域的图像处理、分析与三维成像。 国外相关产品从2000年以后开始在市场上出现，但由于其昂贵的价格，很难为国内用户广泛使用，限制了该技术的推广。本系统为国内自主知识产权开发的软件系统，可灵活外接各种显微镜和控制设备。 该软件系统与显微镜硬件接合可实现小批量的生产，为医学、工业等领域的科研和生产检测提供的技术支持。
北京航空航天大学
2021-04-13
一种显微层析成像方法与装置
1. 痛点问题
在常规显微系统中，宽视场与高分辨率不可兼得。此外，基于单光子照明的成像方式一般均不具有层析能力，极大地限制了其应用范围。
2. 解决方案
图1 完整宽视场、高分辨率成像示意图
本发明公开了一种显微层析成像方法与装置。包括：在投影器件上依次加载所需的各照明图案，利用光学中继透镜组以预设的缩放比例中继到样本面对相应子视场进行激发，子视场中被不同照明图案激发的荧光信号依次通过光学中继透镜组，并以预设的缩放比例中继到相机靶面，实现高分辨的子视场图像的获取；通过二维横向扫描器件使得光束在样本面上产生横向偏移，实现超大视场的不同子视场的结构光图像及其均匀光图像的获取（图1）；通过轴向扫描器件使光束在样本轴向产生偏移，实现对样本的轴向扫描；对获取的图像依次利用结构光层析算法、图像拼接算法、三维重建算法，最终得到三维光学层析图像。本发明具有宽视场、高分辨率及三维层析成像的性能。
合作需求
寻求在显微仪器领域有相关技术开发、市场推广经验，能推进本发明落地的高技术光电企业。
清华大学
2021-11-24
一种光片显微成像转换装置
本发明公开了一种光片显微成像转换装置，包括：光片激光光 源、样品夹持器、以及运动器；所述光片激光光源，产生光片激光， 水平照射在被固定于样品夹持器样品上；所述运动器，与样品夹持器 连接，用于带动样品夹持器在与竖直方向夹角小于 15 度方向上运动。 本发明提供的光片显微成像转换装置，是一种小型化、低成本的转换 装置，能通过加装在普通的倒置荧光显微镜上，使其具备光片显微成 像的能力，通过少量改装实现三维成像上的质的突破，
华中科技大学
2021-04-14
基于液体透镜的连续光学变焦显微镜
传统光学显微物镜观察倍率离散，且倍率切换需要一系列专业且复杂的操作，带来样本抖动、响应速度慢等问题。本项目基于液体透镜的连续光学变焦显微镜仅通过电压调节液体透镜焦距即可实现显微镜放大倍率的连续变化，响应速度快，无样本抖动。研制的基于液体透镜的连续光学变焦显微镜可应用于医疗诊断领域中细胞观测、组织活检、病理诊断等多项工作，解决传统显微镜变焦不连续、变焦速度慢和变焦有抖动等市场痛点，新增显微镜的功能，提升显微镜的性能，满足医疗诊断等领域对样本连续变焦和实时观测的迫切需求，促进细胞观测、组织活检、病理诊断等工作快速、高效、精准完成，具有鲜明的市场导向，有望颠覆传统显微镜，带动显微成像技术迭代和产业升级，提高我国在光学显微成像领域的国际竞争力。
技术描述
本项目核心技术是液体透镜和基于液体透镜的变焦显微成像技术。
液体透镜是由液体填充而成并通过调控液-液界面自适应调焦新型透镜，其中电润湿液体透镜具有无重力影响、驱动电压低、响应速度快等特点，最具应用前景。项目组掌握了电润湿液体透镜加工和封装工艺，研制了可商业化的液体透镜样品，开发了相应的驱动软件和硬件，突破了液体透镜仅有国外公司研制的技术封锁。基于液体透镜的变焦显微成像技术，主要通过电压控制液体透镜界面曲率变化实现连续变焦功能，并基于多片液体透镜联动调控以改变显微镜焦距、校正变焦过程中显微成像像差，实现高成像质量大变焦范围的连续光学变焦显微成像功能。项目组提出了具有中继像面的物镜目镜二次转接连续变焦显微成像技术，在理论上建立了液体透镜和固体透镜等组元在变焦过程中的物像共轭关系，建立了无机械移动且物像共轭距为常量的连续变焦显微成像模型。研制出基于液体透镜的10×——60×连续变焦显微镜。
北京航空航天大学
2023-03-28
一种三色荧光显微成像系统
本发明公开了一种三色荧光显微成像系统，其包括三色激光合 束模块、第一二向色镜、物镜以及三色荧光成像模块；所述三色激光 合束模块用于将三种单色光合并成一束三色激光，投射在第一二向色 镜上；第一二向色镜反射激光同时透射荧光，其用于反射三色激光， 投射在物镜上；所述物镜用于透过三色激光并收集激发的混合荧光， 并将收集到的混合荧光投射在第一二向色镜上，第一二向色镜用于透 射混合荧光，投射在三色荧光成像模块上；所述三色荧光成像
华中科技大学
2021-04-14