双光子荧光显微镜通过对样品在双光子激发后发出的荧光进行探测,实现样品的三维成像。与单光子比较,双光子荧光显微成像具有光损伤小、分辨率高等优点,可以对生物样品实时在体监测,已成为研究细胞结构和功能检测的重要工具。 本文从一般的荧光和荧光显微镜理论出发,引出了双光子荧光显微镜的概念;对双光子荧光显微镜的成像理论进行研究,通过和单光子荧光成像比较,分析了双光子荧光显微镜的成像特点;然后,完成了双光子荧光显微成像系统的搭建,并对平面扫描做了研究,利用双压电晶片的一维振动实现了光纤二维的扫描;在此基础上用Rhodamine B作为荧光探针进行了双光子荧光探测实验,分析了Rhodamine B不同浓度水溶液的荧光强度特性;同时,通过对实验结果的分析,找出引起误差的原因,从而改进系统。 全文共分为五章。第一章主要讲述了本课题研究工作的背景,简要介绍了荧光和荧光显微镜以及双光子荧光显微镜的应用。第二章从基本原理出发,在理论上分析了双光子荧光显微镜的成像特点,推导了双光子荧光探测公式,并得到了双光子共焦显微镜的点扩散函数。第三章介绍了双光子荧光显微镜系统的几个主要组成部分,说明了各部分的要求,研制了新型的光纤扫描探头。第四章利用搭建完成的双光子荧光显微镜进行了实验,并分析了实验结果。第五章对本论文所做的工作进行了总结,并提出了下一阶段需要完善和深入研究的工作。