[發(fā)明專利]一種分光瞳激光差動共焦拉曼光譜測試方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410083285.X
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103969239A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙維謙;盛忠;邱麗榮;邵榮君
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01J3/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種分光瞳激光差動共焦拉曼光譜測試方法，其特征在于包括以下步驟：

首先，在測量物鏡（2）的光瞳面上放置照明光瞳（3）和收集光瞳（4）；光源系統(tǒng)（1）發(fā)出激發(fā)光束，激發(fā)光束透過照明光瞳（3）后，聚焦在被測樣品（5）上，激發(fā)出載有被測樣品（5）光譜特性的拉曼散射光，同時反射出瑞利光；拉曼散射光和瑞利光經(jīng)收集光瞳（4）后到達二向色分光系統(tǒng)（6）；二向色分光系統(tǒng)（6）對拉曼散射光和瑞利光進行無損分離；

經(jīng)二向色分光系統(tǒng)（6）反射的瑞利光進入分光瞳激光差動共焦探測系統(tǒng)（11）；分光瞳激光差動共焦探測系統(tǒng)（11）利用探測器橫向偏移能夠使分光瞳共焦顯微系統(tǒng)的軸向響應(yīng)特性曲線產(chǎn)生相移的特性，采用單光路、單探測器分割焦斑差動方法，實現(xiàn)對被測樣品（5）微區(qū)幾何位置的探測，具體過程為：對接收瑞利光的分光瞳激光差動共焦探測系統(tǒng)（11）所獲得的探測光斑進行分割處理，得到探測區(qū)域A和探測區(qū)域B；當(dāng)對A、B兩個探測區(qū)域的信號進行差動相減處理時，能夠進行高空間分辨的三維尺度層析成像；

與此同時，經(jīng)二向色分光系統(tǒng)（6）透射的拉曼散射光進入拉曼光譜探測系統(tǒng)（7），利用分光瞳激光差動共焦響應(yīng)曲線（29）的“過零點”與測量物鏡焦點位置精確對應(yīng)特性，將分光瞳激光差動共焦響應(yīng)曲線的“過零點”精確對應(yīng)測量物鏡的焦點，通過“過零點”觸發(fā)來精確捕獲激發(fā)光斑焦點位置的光譜信息，實現(xiàn)高空間分辨的光譜探測。

當(dāng)對接收拉曼散射光的拉曼光譜探測系統(tǒng)獲得的光譜信號進行處理時，系統(tǒng)能夠進行拉曼光譜探測；當(dāng)對接收瑞利光的分光瞳激光差動共焦探測系統(tǒng)獲得的差動信號和接收拉曼散射光的拉曼光譜探測系統(tǒng)獲得的光譜信號進行處理時，系統(tǒng)能夠進行高空間分辨的微區(qū)圖譜層析成像，即實現(xiàn)對被測樣品“圖譜合一”的分光瞳激光差動共焦拉曼光譜高空間分辨成像與探測。

2.根據(jù)權(quán)利1所述的分光瞳激光差動共焦拉曼光譜測試方法，其特征在于：照明光瞳（3）和收集光瞳（4）可以是圓形的；還可以是D形或者其他形狀。

3.根據(jù)權(quán)利1所述的分光瞳激光差動共焦拉曼光譜測試方法，其特征在于：激發(fā)光束可以是線偏光、圓偏光等偏振光束；還可以是由光瞳濾波技術(shù)生成的結(jié)構(gòu)光束，偏振光與光瞳濾波技術(shù)結(jié)合可以壓縮測量聚焦光斑尺寸，提高系統(tǒng)的橫向分辨力。

4.根據(jù)權(quán)利1所述的分光瞳激光差動共焦拉曼光譜測試方法，其特征在于：該系統(tǒng)還可以探測包括熒光、布里淵散射光、康普頓散射光等的散射光譜。

5.一種分光瞳激光差動共焦拉曼光譜測試裝置，其特征在于：包括產(chǎn)生激發(fā)光束的光源系統(tǒng)（1）、測量物鏡（2）、照明光瞳（3）、收集光瞳（4）、二向色分光裝置（6）、拉曼光譜探測裝置（7）、分光瞳激光差動共焦探測裝置（11）、三維掃描裝置（16）、位移傳感器（17）以及數(shù)據(jù)處理單元（18）；

其中，在測量物鏡（2）的光瞳面上放置照明光瞳（3）和收集光瞳（4），照明光瞳（3）和測量物鏡（2）依次位于光源系統(tǒng)（1）的激發(fā)光束出射方向上，照明光瞳（3）與激發(fā)光束同軸；二向色分光系統(tǒng)（6）位于收集光瞳（4）之后；拉曼光譜探測系統(tǒng)（7）位于二向色分光系統(tǒng)（6）的透射方向上；分光瞳激光差動共焦探測系統(tǒng)（11）位于二向分光系統(tǒng)（6）的反射方向上；被測樣品（5）固定在三維掃描裝置（16）的載物臺上；

數(shù)據(jù)處理單元（18）包括分割焦斑探測模塊（19）、差動相減模塊（20）和數(shù)據(jù)融合模塊（21）；其中，分割焦斑探測模塊（19）和差動相減模塊（20）用于處理圖像采集系統(tǒng)（13）探測到的光斑，得到分光瞳激光差動共焦響應(yīng)曲線（29），由此得到被測樣品（5）的位置信息；數(shù)據(jù)融合模塊（21）用于融合位置信息和光譜信息，完成被測樣品（5）的三維重構(gòu)及光譜信息融合；三者關(guān)聯(lián)關(guān)系為：分割焦斑探測模塊（19）將圖像采集系統(tǒng)（13）采集到的艾利斑進行分割并探測，得到的信號進入差動相減模塊（20）進行差動相減后，得到分光瞳激光差動共焦響應(yīng)曲線（29）進入數(shù)據(jù)融合模塊（21）；

計算機處理系統(tǒng)（22）與位移傳感器（17）、三維掃描裝置（16）、數(shù)據(jù)融合模塊（21）相連接；圖像采集系統(tǒng)（13）和分割焦斑探測模塊（19）相連接。數(shù)據(jù)融合模塊（21）與第一探測器（10）相連接；

通過計算機處理系統(tǒng)（22）控制三維掃描裝置（16）移動被測樣品（5），使不同區(qū)域瑞利光及對應(yīng)該區(qū)域被測樣品（5）的拉曼散射光通過測量物鏡（2）和收集光瞳（4）。