光學(xué)顯微鏡是生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域不可或缺的研究工具。物鏡是顯微鏡的核心器件，決定了顯微成像的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：分辨率和成像視場。物鏡的成像視場和分辨率往往是相互制約的，具備亞微米分辨率物鏡的成像視場往往被限制在1mm左右。近年來，跨尺度高通量的成像需求日益增長，常規(guī)顯微物鏡無法同時(shí)滿足大視場高分辨的成像特性。介觀顯微物鏡具有復(fù)雜的光學(xué)結(jié)構(gòu)與優(yōu)秀的像差優(yōu)化，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高數(shù)值孔徑和超大的成像視場，能顯著提升光學(xué)顯微鏡的成像通量。目前的介觀物鏡成像波段單一，僅能進(jìn)行可見光或近紅外單波段成像，無法滿足多樣化熒光成像的要求。此外，現(xiàn)有介觀物鏡成像視場直徑集中在3mm-6mm，而越來越多的應(yīng)用場景需要進(jìn)一步提升介觀物鏡的成像視場，以獲取更高的成像通量。

近期，蘇州醫(yī)工所史國華團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了介觀視場下的平場復(fù)消色差物鏡結(jié)構(gòu)，研制出已報(bào)道的亞微米分辨率下，成像視場最大，工作波段最寬的介觀顯微物鏡，并搭建相關(guān)單光子/雙光子成像系統(tǒng)（圖1）。該物鏡具備8mm視場直徑，0.5NA數(shù)值孔徑，且成像波段可達(dá)400-1000nm。利用該物鏡對小鼠腦及腎切片成像，獲得了單幀13.5億像素的超高通量圖像（圖2a）。與20倍0.5NA的商業(yè)物鏡進(jìn)行定量對比，結(jié)果顯示該介觀物鏡與商業(yè)物鏡具備相似的成像質(zhì)量，卻擁有超過商業(yè)物鏡40倍的成像視場面積；并且首次在同一個(gè)物鏡上實(shí)現(xiàn)單、雙光子介觀成像（圖2b）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該物鏡在大尺度樣本高分辨多波段成像方向具有重大潛力，如腦圖譜繪制，跨腦區(qū)單、雙光子成像，類器官高分辨成像等。

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圖1.介觀物鏡結(jié)構(gòu)及成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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圖2.生物樣本成像結(jié)果

該工作以“Large-field objective lens for multi-wavelength microscopy at mesoscale and submicron resolution”為題發(fā)表于期刊Opto-Electronic Advances（中國科學(xué)院一區(qū)）。論文第一作者為博士生徐欣，通訊作者為史國華研究員。該研究獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://www.oejournal.org/article/doi/10.29026/oea.2024.230212