[發明專利]一種基于旋轉照明的表面波成像系統

在審

• 申請號: 201811081983.0
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109239020A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 蒯雁;張斗國
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種基于旋轉照明的表面波成像系統，其特征在于：該裝置包括：油浸顯微物鏡(1)、分束鏡(2)、成像管鏡(3)、像面探測器(4)、物鏡后焦面掃描振鏡系統(5)、偏振調制器件(6)、偏振分離器件(7)和表面波成像基底(8)；其中，

所述的偏振調制器件(6)，用于將一束準直后的激光調制成任意方向的線偏光，并保持線偏激光束的功率恒定；經過物鏡后焦面掃描振鏡系統(5)和分束鏡(2)后聚焦在油浸顯微物鏡(1)的后焦面上，經過油浸物鏡后形成一束具有特定入射角平行光照明樣品，其具有足夠大的波矢可以有效地激發特別制備的表面波成像基底(8)中存在的表面波；表面波在傳播中經過樣品時，會激發出散射信號光和表面拖尾，通過物鏡后焦面掃描振鏡系統(5)聚焦在后焦面并使聚焦點沿著一特定半徑的環為軌跡進行高速掃描，就可以消弭拖尾；散射光再次由油浸物鏡(1)收集，透過分束鏡(2)后，被成像管鏡(3)成像于像面探測器(4)上，偏振分離器件(7)被置于成像管鏡(3)前端，通過設置與偏振調制器件(6)正交的偏振，可以有效地將激發光濾除，從而可以獲得高分辨率和對比度的表面波顯微成像。

2.根據權利要求1所述的一種基于旋轉照明的表面波成像系統，其特征在于，表面波能夠被經由油浸顯微物鏡(1)出射的大角度光束所具備的波矢有效激發。

3.根據權利要求1所述的一種基于旋轉照明的表面波成像系統，其特征在于，油浸顯微物鏡(1)被用于激發的同時也用于收集金屬或介質多層薄膜的表面波成像基底所向下泄露的信號光。

4.根據權利要求1所述的一種基于旋轉照明的表面波成像系統，其特征在于，所述的偏振調制器件(6)由一個寬帶線偏振片(13)和寬帶半波片(12)組成，可以有效地調制不同波長的激發光的偏振方向，并保持強度不變。

5.根據權利要求1所述的一種基于旋轉照明的表面波成像系統，其特征在于，所述的偏振分離器件(7)被安裝在顯微系統的收集光路中，偏振方向與偏振調制器件(6)所調制的方向正交，從而只收集信號光，有效提高了信噪比和對比度。

6.根據權利要求1所述的一種基于旋轉照明的表面波成像系統，其特征在于，所述的物鏡后焦面掃描振鏡系統(5)通過控制兩個掃描振鏡的偏轉來實現激光方向偏轉，經過聚光鏡(11)精確地聚焦在油浸顯微物鏡(1)的后焦面上。

7.根據權利要求1所述的一種基于旋轉照明的表面波成像系統，其特征在于，所述的物鏡后焦面掃描振鏡系統(5)通過控制振鏡的偏轉使得激發光在物鏡后焦面上的聚焦點，沿一特定半徑的圓為軌跡高速旋轉，從而消弭單一激發方向帶來的像面拖尾。

8.根據權利要求1所述的一種基于旋轉照明的表面波成像系統，其特征在于，所述的物鏡后焦面掃描振鏡系統(5)具有極高的掃描頻率，最小周期小于10ms，遠小于像面探測器(4)的曝光時間，從而獲得穩定的成像質量。

9.根據權利要求1所述的一種基于旋轉照明的表面波成像系統，其特征在于，所述的物鏡后焦面掃描振鏡系統(5)具有精細的角度分辨能力，小于0.1°，從而可以滿足表面波耦合所需的精確入射角度。

10.根據權利要求1所述的一種基于旋轉照明的表面波成像系統，其特征在于，所述的表面波成像基底(8)包括金屬納米薄膜和多層介質納米薄膜兩種；

金屬薄膜的成像基底使用金和銀作為材料，加工出的納米級厚度的薄膜支持表面等離激元模式，不同的厚度對應不同的入射角度；

多層介質納米薄膜的成像基底，通過加工高低折射率交替的多層納米薄膜，支持表面布洛赫波模式，通過改變各層的折射率和厚度，可以設計出支持不同波長、兩類布洛赫波模式(TE/TM)的多層介質納米薄膜作為成像基底。