[發(fā)明專利]一種基于CARS的斷層掃描成像裝置、檢測系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN109856112B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 夏栩笙;劉金波;郭敬為;袁紅;桑鳳亭
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王丹;李洪福

本發(fā)明公開了一種基于CARS的斷層掃描成像裝置、檢測系統(tǒng)及方法，其包括：探測光源，其輸出由泵浦光及斯托克斯光所合成的探測激光光束；待測樣品承載臺；光學機械裝置，其使得光束穿過待測樣品時改變光束到座標原點距離l和入射角θ；濾光片，以濾除泵浦光以及斯托克斯光；以及探測器以對待測樣品受激所產(chǎn)生的相干反斯托克斯拉曼散射光進行檢測；其中，光束探測激光光束穿過待測樣品，基于待測樣品的三階非線性效應所產(chǎn)生相干反斯托克斯拉曼散射光，經(jīng)由濾光片濾除混雜于相干反斯托克斯拉曼散射光中的泵浦光以及斯托克斯光后，由探測器進行檢測。本發(fā)明解決了已有技術不能滿足對穩(wěn)定分布樣品濃度、溫度場等信息進行大范圍斷層掃描等使用需求的缺陷。

技術領域

本發(fā)明屬于激光光譜技術領域，具體涉及一種基于CARS的斷層掃描成像裝置、檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術

CARS(相干反斯托克斯拉曼散射)光譜技術是一種三階非線性激光光譜技術，利用分子的拉曼活性共振獲取氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)中分子的光譜信號。與普通的拉曼光譜技術相比，具有SN比高、信號不易受到熒光信號干擾的優(yōu)點。但是目前的CARS技術的應用多注重一維、二維的成像。例如，探測均勻氣體、液體中的樣品濃度；或者利用CARS顯微鏡技術，通過掃描振鏡的二維掃描快速取得樣品的二維樣品濃度分布；或者通過掃描獲得火焰的二維溫度場。但是上述技術尚不能滿足對穩(wěn)定分布樣品濃度、溫度場等信息進行斷層掃描等使用需求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于已有技術不能滿足對穩(wěn)定分布樣品濃度、溫度場等信息進行斷層掃描等使用需求的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種基于CARS的斷層掃描成像裝置，其結(jié)合了相干反斯托克斯拉曼光譜技術和Radon變換技術來對樣品進行斷層掃描，以得到待測樣品濃度和其溫度的三維分布。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案：

一種基于CARS的斷層掃描成像裝置，其特征在于，包括：

探測光源，其用以輸出由泵浦光以及斯托克斯光所合成的探測激光光束；

待測樣品承載臺；

光學機械裝置，其用以使得所述探測激光光束穿過承載于其上的待測樣品時能夠改變光束到座標原點距離l和入射角θ；

濾光片，其用以濾除泵浦光以及斯托克斯光；

以及探測器，其用以對待測樣品受激所產(chǎn)生的相干反斯托克斯拉曼散射光進行檢測；

其中，所述探測激光光束穿過待測樣品，基于待測樣品的三階非線性效應所產(chǎn)生相干反斯托克斯拉曼散射光，經(jīng)由濾光片濾除混雜于相干反斯托克斯拉曼散射光中的泵浦光以及斯托克斯光后，由探測器對待測樣品受激所產(chǎn)生的相干反斯托克斯拉曼散射光進行檢測。

基于上述方案，進一步優(yōu)選的，

所述探測激光光束依據(jù)待測樣品所對應的拉曼頻移設置泵浦光以及斯托克斯光之間的頻率差。

基于上述方案，進一步優(yōu)選的，

所述裝置依據(jù)待測樣品檢測需求設置探測激光光束以及探測器類型；若檢測溫度斷層掃描參數(shù)則所述探測激光光束選擇寬帶激光光束，同時所述探測器選擇光譜儀光纖；若檢測樣品濃度分布掃描參數(shù)則所述探測激光光束選擇窄帶激光光束，同時所述探測器選擇Pin管。

基于上述方案，進一步優(yōu)選的，

所述裝置還包括數(shù)據(jù)分析器，其用以依據(jù)探測器所檢測的相干反斯托克斯拉曼散射光信號分析獲得待測樣品各斷層所對應的樣品濃度分布掃描參數(shù)或者溫度斷層掃描參數(shù)。

基于上述方案，進一步優(yōu)選的，