[01384135]光学超分辨微纳显微成像技术

我国是光学显微成像仪器制造的大国,光学显微镜在产品数量上占国际市场约80%,主要集中在中低端产品,产值不到10%。高附加值的超高分辨微纳光学显微成像仪器及其技术被发达国家所垄断。受限于光学衍射极限,在可见光区远场获得亚百纳米分辨率的光学显微成像仪器面临巨大挑战,而纳米科技、生物医药又对光学微纳显微成像仪器具有非常迫切的需求,突破衍射极限实现更高的成像分辨率也是人们不懈的追求。本项目在国家“973”计划、科技部重大仪器专项、国家基金委仪器专项以及重点项目等多个项目支持下,历经近8年产学研联合攻关,在超高分辨调控照明,微纳超分辨部件技术和超高分辨图像构建方面形成了具有原创性自主知识产权的三大核心技术专利板块,成功研制了系列超高分辨光学显微成像仪器。本项目共申请国家发明专利71项,其中授权发明专利39项;授权美国发明专利1项;获得其他知识产权6项;发表SCI论文107篇。主要技术发明如下： （1）提出了超分辨微纳成像的全矢量光调控及信号增强方法。发明了受激发射微分（FED）微纳成像技术,通过非线性和大K矢调制增强物体的高频信息,突破衍射极限,实现可见光亚百纳米的光学成像。获得国际上最小的聚焦光斑（0.147λ2）;并在非线性荧光下已实现＜λ/10的分辨率。 （2）构建了亚百纳米级光学显微成像系统部件与工艺技术。突破了大倍率平场复消色差显微物镜,多通道高截止光学滤波器,超高精度光学装调工艺等关键技术,提出了样品纳米级防漂移的新技术,超高精度扫描模块,研制出高端超分辨显微镜,并实现了高端显微镜的产业化。 （3）提出了高频解调信号虚拟加载新技术重构超高分辨结构信息图像。发明了移频合成孔径显微技术,解决了宽场非荧光超分辨光学成像的难题,使成像视场提高了一个数量级;提出了虚拟移频技术,首次从机理和实验上验证了荧光信号移频可行性,开拓了一种超分辨的全新方法。 该项目从突破光学成像衍射极限的基础研究到关键技术突破,建立了我国自己的微纳超分辨光学成像专利池与技术体系,发展了先进光学超分辨仪器工艺,解决了高精度物镜与精密装调工艺等技术难题,实现了高端显微镜的批量生产;积极参与显微国际标准的制定,成为中国第一个ISO国际显微镜标准-ISO9345“显微镜成像系统及部件的重要尺寸”牵头单位。光学微纳超分辨成像实现重要应用,高端显微镜实现批量生产,并销售国内外,形成了中国影响。同时通过知识产权的转让以及浙江省首批重点科技创新团队项目的应用推广,产生一定的间接经济效。实现我国高端显微镜从经典到后共焦的“跨代式”发展。