[發明專利]一種基于聲光偏轉器的多路掃描與探測方法及裝置

有效

• 申請號: 201210541416.5
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103033514A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 曾紹群;呂曉華;駱清銘;周鎮喬
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G02B26/10;G02F1/33
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 周發軍

技術領域

本發明涉及激光掃描技術領域，具體涉及一種采用多個聲光偏轉器對多個激光束進行相互獨立的并行掃描，并采用多通道探測器或陣列探測器進行探測的方法。主要應用領域為顯微成像、激光顯示與記錄系統，激光打印，激光加工等。

背景技術

聲光偏轉器是一種基于聲光效應來改變激光方向的衍射光學器件。它相對機械式偏轉器具有無機械慣性的特點，因此可以獲得更快的掃描速度，既能實現快速的逐點掃描又能實現隨機跳變式的掃描，簡稱隨機掃描，在顯微成像，激光打印等領域有廣泛的運用。

隨著現代工業和科技的發展，要求掃描儀器的速度越來越快。特別對于大面積或體積的樣品的掃描，通量要求特別地大。雖然聲光偏轉器具有無慣性的特點，相對機械式偏轉器具有更快的掃描速度，但由于它的行掃描速度仍受限聲波穿越聲光偏轉器的渡越時間。而且對于熒光生物樣品，探測到的熒光信號較弱，如果激光掃描速度極快，能激發出的熒光很少，最終圖像的信噪比會很小。

在期刊文獻”Multifocal?multiphoton?microscopy(MMM)at?a?framerate?beyond?600Hz”,Karsten?Bahlmann?at?el,Optics?Express,2007里采用機械式偏轉器結合多個激光焦點并行掃描的方案提高了掃描速度，但機械式偏轉器在高速掃描時存在不規則抖動和一行內掃描速度不恒定等缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提出的一種基于聲光偏轉器的多路激光掃描與探測的方法，結合了聲光偏轉器無慣性掃描和多路并行掃描的特點，能夠提供一種既快速又穩定可靠的掃描和探測方法，滿足現代工業和科學研究對高通量掃描儀器的需求。

為解決上述技術問題，本發明所提出的一種基于聲光偏轉器的多路激光掃描與探測的方法，其特征在于，包括以下步驟：

多個激光束分別進入多個聲光偏轉器或相互垂直放置的聲光偏轉器對后，通過掃描透鏡對待測樣本進行獨立并行掃描，多通道探測器或陣列探測器進行并行探測；

探測信號通過信號采集模塊發送到工作站進行采集分析。

所述聲光偏轉器為一維聲光偏轉器，啟動掃描時，所述待測樣本沿垂直于所述聲光偏轉器的掃描方向運動。

在采用多通道探測器進行探測時，每路光束在所述多通道探測器面上對應的掃描區域完全落在其中一個通道的光敏感面內，兩路光束不同時落在同一個通道的光敏感面內；在采用陣列探測器進行探測時，所有光束在所述陣列探測器面上對應的掃描區域全部落在該陣列探測器的光敏面內。這種基于聲光偏轉器的多路激光掃描與探測的方法，各個（對）聲光偏轉器獨立控制的激光束在樣品上形成的掃描區域（或多個掃描點或掃描線）既可以是能夠無縫地拼接的，也可以是相互不連接的、分離的。

本發明同時還提供了一種實現上述基于聲光偏轉器的多路激光掃描與探測方法的裝置，包括激光光源、分束器、若干個聲光偏轉器或相互垂直放置的聲光偏轉器對、掃描透鏡、多通道探測器或陣列探測器、信號采集模塊和工作站，所述激光光源發出的激光通過分束器分成多束激光，每束激光進入一個所述聲光偏轉器或相互垂直放置的聲光偏轉器對，每個所述聲光偏轉器或相互垂直放置的聲光偏轉器對在所述掃描透鏡的焦平面上，所述多通道探測器或陣列探測器通過所述信號采集模塊連接所述工作站。

所述的基于聲光偏轉器的多路激光掃描與探測方法的裝置，還包括二色片、筒鏡和物鏡，所述待測樣本位于所述物鏡的焦平面上，所述多通道探測器或陣列探測器位于所述筒鏡的焦平面上，所述二色片位于所述掃描透鏡的焦平面上。

所述的基于聲光偏轉器的多路激光掃描與探測方法的裝置還包括運動平臺，所述待測樣本位于所述運動平臺上，所述運動平臺能夠沿垂直于所述聲光偏轉器的掃描方向運動。

優選的，所述多通道探測器包括多陽極光電倍增管、多通道光電二極管、多通道雪崩光電二極管中的一種；所述陣列式探測器包括面/線陣列CCD、面/線陣列CMOS、面/線陣列EMCCD中的一種。

本發明采用多個聲光偏轉器對多個激光束進行相互獨立的并行掃描，各個聲光偏轉器或聲光偏轉器對能獨立控制相應的激光束進行快速逐點掃描或隨機掃描，并采用多通道探測器或陣列探測器進行探測。大大提高了基于聲光偏轉器的逐點掃描和隨機掃描的速度和通量。在顯微成像、激光顯示與記錄系統、激光打印、激光加工等領域有推廣應用價值。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明的技術方案作進一步具體說明。

圖1是采用兩路一維聲光偏轉器和兩通道探測器的掃描系統示意圖。