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(dòng)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(jìn)行設(shè)計(jì)，采用棱鏡-光柵元件進(jìn)行光譜分光，利用高精度二維電動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行推掃，同時(shí)結(jié)合電動(dòng)對(duì)焦組件完成對(duì)焦，最終成像在高靈敏sCMOS科學(xué)相機(jī)上。根據(jù)大多數(shù)生物樣本光譜檢測(cè)需求，系統(tǒng)的光譜范圍選擇為420~800 nm，并引入激光自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)作為主動(dòng)對(duì)焦模塊，以HE染色的乳腺癌病理切片為研究對(duì)象。通過對(duì)全自動(dòng)推掃式高光譜顯微成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，解決了高光譜顯微成像中無法實(shí)時(shí)對(duì)焦的難題，實(shí)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(dòng)成像。這有助于促進(jìn)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(duì)需要高分辨率和高靈敏度的場(chǎng)景中，提供了有效的解決方案。

圖1 整機(jī)圖片

圖2 基于主動(dòng)對(duì)焦的大視場(chǎng)推掃成像

推掃式高光譜顯微成像系統(tǒng)的光譜探測(cè)器采用了鑫圖背照式sCMOS科學(xué)相機(jī)Dhyana 400BSI。該相機(jī)像元大小為6.5 μm，非常適配于40x~60x的成像系統(tǒng)。相機(jī)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(cè)需求，峰值量子效率高達(dá)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(shí)現(xiàn)了平衡，并能大幅提高信號(hào)檢測(cè)能力，非常適合部分光譜應(yīng)用的需求。