[發(fā)明專利]后置分光瞳激光共焦LIBS光譜-質(zhì)譜顯微成像方法與裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811343004.4
• 申請(qǐng)日: 2018-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN109187719A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱麗榮;王允;趙維謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/64
• 分類號(hào): G01N27/64;G01N21/71;G01N21/01
• 代理公司: 北京理工正陽知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.后置分光瞳激光共焦LIBS光譜-質(zhì)譜顯微成像方法，其特征在于：利用高空間分辨共焦顯微系統(tǒng)的聚焦光斑對(duì)被測(cè)樣品(8)進(jìn)行軸向定焦與成像，利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜探測(cè)系統(tǒng)對(duì)后置分光瞳激光共焦顯微系統(tǒng)聚焦光斑解吸電離被測(cè)樣品(8)而產(chǎn)生的等離子體發(fā)射光譜進(jìn)行探測(cè)，利用質(zhì)譜探測(cè)系統(tǒng)對(duì)后置分光瞳激光共焦顯微系統(tǒng)聚焦光斑解吸電離樣品而產(chǎn)生的帶電分子、原子等進(jìn)行微區(qū)質(zhì)譜成像，然后再通過探測(cè)數(shù)據(jù)信息的融合與比對(duì)分析繼而實(shí)現(xiàn)被測(cè)樣品(8)微區(qū)高空間分辨和高靈敏形貌、組分的成像與探測(cè)，包括以下步驟：

步驟一、光源系統(tǒng)(1)經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡(2)準(zhǔn)直為平行光束(3)，平行光束(3)通過壓縮聚焦光斑系統(tǒng)(4)、經(jīng)分光棱鏡透射(5)、二向色鏡A(6)反射并由測(cè)量物鏡(7)聚焦到被測(cè)樣品(8)上；

步驟二、使計(jì)算機(jī)(30)控制精密三維工作臺(tái)(10)帶動(dòng)被測(cè)樣品(8)沿測(cè)量面法線方向在測(cè)量物鏡(7)焦點(diǎn)附近上下移動(dòng)，經(jīng)被測(cè)樣品(8)反射光線經(jīng)過二向色鏡A(6)反射形成返回光束(23)、返回光束(23)經(jīng)過分光棱鏡(5)反射后，經(jīng)后置光瞳中的收集光瞳、探測(cè)物鏡(13)、中繼放大透鏡(15)，匯聚透過針孔(16)后被光強(qiáng)探測(cè)器(17)接收，經(jīng)過光強(qiáng)信號(hào)處理器得到后置分光瞳激光共焦軸向強(qiáng)度曲線(20)：

步驟三、利用后置分光瞳激光共焦軸向強(qiáng)度曲線(20)能夠精確定位被測(cè)樣品(8)該點(diǎn)軸向高度信息；

步驟四、計(jì)算機(jī)(30)依據(jù)后置分光瞳激光共焦軸向強(qiáng)度曲線(20)的“極值點(diǎn)”位置控制精密三維工作臺(tái)(10)帶動(dòng)被測(cè)樣品(8)沿測(cè)量面法線方向運(yùn)動(dòng)，使測(cè)量物鏡(7)的聚焦光斑聚焦到被測(cè)樣品(8)上；

步驟五、改變平行光束(3)照明模式，激發(fā)被測(cè)樣品(8)的微區(qū)解吸電離產(chǎn)生等離子體羽(9)；

步驟六、利用離子吸管(28)將聚焦光斑解吸電離被測(cè)樣品(8)產(chǎn)生的等離子體羽(9)中的分子、原子和離子吸入形成探測(cè)離子(22)，探測(cè)離子(22)進(jìn)入質(zhì)譜探測(cè)系統(tǒng)中進(jìn)行質(zhì)譜成像，測(cè)得對(duì)應(yīng)聚焦光斑區(qū)域的質(zhì)譜信息；

步驟七、利用LIBS光譜探測(cè)系統(tǒng)(25)的LIBS光譜探測(cè)器(27)對(duì)經(jīng)二向色鏡A(6)透射和LIBS耦合透鏡(26)收集的激光誘導(dǎo)擊穿光譜信號(hào)光束(21)進(jìn)行探測(cè)，測(cè)得對(duì)應(yīng)聚焦光斑區(qū)域的樣品(8)元素組成信息；

步驟八、計(jì)算機(jī)(30)將后置分光瞳分光瞳激光共焦探測(cè)系統(tǒng)(14)測(cè)得的激光聚焦光斑位置樣品高度信息、LIBS光譜探測(cè)系統(tǒng)(25)探測(cè)的激光聚焦微區(qū)的LIBS光譜信息、質(zhì)譜探測(cè)系統(tǒng)(29)測(cè)得的激光聚焦微區(qū)的質(zhì)譜信息進(jìn)行融合處理，繼而得到聚焦光斑微區(qū)的高度、光譜和質(zhì)譜信息；

步驟九、計(jì)算機(jī)(30)控制精密三維工作臺(tái)(10)使測(cè)量物鏡(7)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)被測(cè)樣品(8)的下一個(gè)待測(cè)區(qū)域，然后按步驟二～步驟八進(jìn)行操作，得到下一個(gè)待測(cè)聚焦區(qū)域的高度、光譜和質(zhì)譜信息；

步驟十、重復(fù)步驟九直到被測(cè)樣品(8)上的所有待測(cè)點(diǎn)均被測(cè)到，然后利用計(jì)算機(jī)(30)進(jìn)行處理即得到被測(cè)樣品形貌信息和完整組分信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后置分光瞳激光共焦LIBS光譜-質(zhì)譜顯微成像方法，其特征在于：使步驟一所述的平行光束(3)整形為環(huán)形光束，環(huán)形光束再經(jīng)分光棱鏡(5)透射、二向色鏡A(6)反射、測(cè)量物鏡(7)聚焦到被測(cè)樣品(8)上解吸電離產(chǎn)生等離子體羽(9)。

3.根據(jù)要求權(quán)利1所述的后置分光瞳激光共焦LIBS光譜-質(zhì)譜顯微成像方法，其特征在于：所述光瞳為D型后置光瞳(11)或圓形后置光瞳(33)；收集光瞳為D型收集光瞳(12)或圓形收集光瞳(34)；D型后置光瞳(11)和D型收集光瞳(12)共同使用；圓形后置光瞳(33)和圓形收集光瞳(34)共同使用。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后置分光瞳激光共焦LIBS光譜-質(zhì)譜顯微成像方法，其特征在于：壓縮聚焦光斑系統(tǒng)(4)用產(chǎn)生矢量光束的矢量光發(fā)生器(31)和光瞳濾波器(32)替代。