[發明專利]后置分光瞳激光共焦LIBS光譜-質譜顯微成像方法與裝置

在審

• 申請號: 201811343004.4
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109187719A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 邱麗榮;王允;趙維謙
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N27/64
• 分類號: G01N27/64;G01N21/71;G01N21/01
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明公開的后置分光瞳激光共焦LIBS光譜?質譜顯微成像方法與裝置，屬于共焦顯微成像、光譜成像及質譜成像測量技術領域。本發明將后置分光瞳激光共焦顯微成像技術與光譜、質譜探測技術結合，利用經超分辨技術處理的后置分光瞳共焦顯微鏡的微小聚焦光斑對樣品進行高空間分辨形態成像，利用光譜探測系統對聚焦光斑激發激光誘導擊穿光譜進行微區光譜探測，利用質譜探測系統對樣品微區帶電分子、原子等進行質譜探測，利用激光多譜探測的優勢互補和結構融合實現樣品微區完整組分信息與形貌參數的高空間分辨和高靈敏成像與探測。本發明可為生物醫學、材料科學等領域物質組分及形態成像探測提供一條全新的有效技術途徑。

技術領域

本發明屬于共焦顯微成像技術、光譜成像技術和質譜成像技術領域，將后置分光瞳激光共焦顯微成像技術、激光誘導擊穿光譜成像技術與質譜成像技術相結合，涉及一種后置分光瞳激光共焦LIBS光譜-質譜顯微成像方法與裝置，在生物醫學、材料科學、物理化學、礦產、微納制造等領域有廣泛的應用前景。

背景技術

質譜儀(Mass Spectrometry)是將樣品中的組分發生電離，使生成的不同荷質比的帶電原子、分子或分子碎片在電場和磁場的作用下分別聚焦而得到按質荷比大小順序排列的圖譜儀器。質譜成像是對樣品二維區域內多個微小區域分別進行質譜分析來檢測特定質荷比(m/z)物質的分布。

自上世紀80年代中期基質輔助激光解吸電離這種高靈敏度和高質量檢測范圍生物質譜成像技術的出現，開拓了質譜學一個嶄新的領域-生物質譜，促使質譜技術應用范圍擴展到生命科學研究的眾多領域，特別是質譜在蛋白質、核酸、糖蛋白分析等方面的應用，不僅為生命科學研究提供了新手段，而且也促進了質譜技術自身的發展。

但現有基質輔助激光解吸電離質譜儀存在以下突出問題：

1)由于利用簡單的激光聚焦來解吸電離樣品，因而其仍存在激光聚焦光斑大、質譜探測空間分辨力不高等問題；

2)無法對中性原子、分子、中離子及基團等進行探測，其結果制約了樣品組分信息的準確完整獲取；

3)質譜成像所需時間長，激光質譜儀聚焦光斑軸向位置相對被測樣品常發生漂移問題。

而礦產、空間物質以及生物樣品的“微區”形貌和完整組分信息的準確獲取對于科學研究和生產檢測都具有極其重要的意義。事實上，如何高靈敏地探測微區成分信息是目前礦產分析、生化檢測等領域亟待研究的重要技術問題。

激光誘導擊穿光譜的強脈沖激光聚焦到樣品表面會使樣品離子化，可激發樣品產生等離子體，通過探測等離子體能量衰退輻射出的光譜可獲取樣品的原子及小分子元素組成信息。將激光誘導擊穿光譜(LIBS)技術相結合與質譜探測技術結合可以實現優勢互補和結構功能融合，利用激光質譜和激光誘導擊穿光譜融合技術實現樣品完整組分信息探測。

后置分光瞳激光共焦技術利用照明與探測光路非共路結構進行探測，不僅顯著提高了光路的軸向分辨力和定焦精度，實現樣品形貌的高分辨成像探測，而且可以有效抑制背向散射干擾，提高光譜探測信噪比。

基于此，本發明提出一種后置分光瞳激光共焦LIBS光譜-質譜顯微成像方法與裝置，其創新在于：首次將具有高空間分辨能力的后置分光瞳激光共焦顯微技術與激光誘導擊穿光譜(LIBS)技術和質譜探測技術相融合，可實現被測樣品微區高空間分辨和高靈敏形貌、組分的成像與探測。

本發明一種后置分光瞳激光共焦LIBS光譜-質譜顯微成像方法與裝置可為生物醫學、材料科學、物理化學、礦產、微納制造等領域的形貌、組分成像探測提供一個全新的有效技術途徑。

發明內容

本發明的目的是為了提高質譜成像的空間分辨能力、抑制成像過程中聚焦光斑相對樣品的漂移，提出一種后置分光瞳激光共焦LIBS光譜-質譜顯微成像方法與裝置，以期同時獲得被測對象微區形貌信息和組分信息。本發明的目的是通過下述技術方案實現的。