[發明專利]后置分光瞳激光共焦拉曼、LIBS光譜顯微成像方法與裝置

在審

• 申請號: 201811343477.4
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109187503A
• 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: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71;G01N21/65;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

1.后置分光瞳激光共焦拉曼、LIBS光譜顯微成像方法，其特征在于：利用高空間分辨共焦顯微系統的聚焦光斑對被測樣品(8)進行軸向定焦與成像，利用拉曼光譜探測系統對后置分光瞳激光共焦顯微系統聚焦光斑激發被測樣品(8)產生的拉曼光譜進行探測，利用激光誘導擊穿光譜探測系統對后置分光瞳激光共焦顯微系統聚焦光斑解吸電離樣品而產生的等離子體發射光譜進行探測，然后再通過探測數據信息的融合與比對分析繼而實現被測樣品(8)微區高空間分辨和高靈敏形貌、組分的成像與探測，包括以下步驟：

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

步驟二、使計算機(30)控制精密三維工作臺(10)帶動被測樣品(8)沿測量面法線方向在測量物鏡(7)焦點附近上下移動，經被測樣品(8)反射光線經過二向色鏡A(6)反射、分光棱鏡(5)反射后，經后置光瞳中的收集光瞳、探測物鏡(13)、中繼放大透鏡(15)，匯聚透過針孔(16)后被光強探測器(17)接收，經過光強信號處理器得到后置分光瞳激光共焦軸向強度曲線(20)：

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

步驟四、計算機(30)依據后置分光瞳激光共焦軸向強度曲線(20)的“極值點”位置控制精密三維工作臺(10)帶動被測樣品(8)沿測量面法線方向運動，使測量物鏡(7)的聚焦光斑聚焦到被測樣品(8)上；

步驟五、利用拉曼光譜探測系統(25)的拉曼光譜探測器(27)對經二向色鏡A(6)透射、二向色鏡B(21)投射和拉曼耦合透鏡(23)收集的拉曼光譜信號光束(28)拉曼光譜進行探測，測得對應聚焦光斑區域的樣品化學鍵及分子結構信息；

步驟六、改變平行光束(3)照明模式，激發被測樣品(8)的微區解吸電離產生等離子體羽(9)；

步驟七、利用LIBS光譜探測系統(22)的LIBS光譜探測器(24)對經二向色鏡A(6)透射、二向色鏡B(21)反射和LIBS耦合透鏡(23)收集的激光誘導擊穿光譜信號光束(29)進行探測，測得對應聚焦光斑區域的樣品(8)元素組成信息；

步驟八、計算機(30)將后置分光瞳分光瞳激光共焦探測系統(14)測得的激光聚焦光斑位置樣品高度信息、激光拉曼光譜探測系統(22)探測的激光聚焦微區的拉曼光譜信息、LIBS光譜探測系統(25)探測的激光聚焦微區的LIBS光譜信息，繼而得到聚焦光斑微區的高度、拉曼光譜和LIBS光譜信息；

步驟九、計算機(30)控制精密三維工作臺(10)使測量物鏡(7)焦點對準被測樣品(8)的下一個待測區域，然后按步驟二～步驟八進行操作，得到下一個待測聚焦區域的高度、拉曼光譜和LIBS光譜信息；

步驟十、重復步驟九直到被測樣品(8)上的所有待測點均被測到，然后利用計算機(30)進行處理即得到被測樣品形貌信息和完整組分信息。

2.根據權利要求1所述的后置分光瞳激光共焦拉曼、LIBS光譜顯微成像方法，其特征在于：使步驟一所述的平行光束(3)整形為環形光束，該環形光束再經分光棱鏡(5)透射、二向色鏡A(6)反射、測量物鏡(7)聚焦到被測樣品(8)上解吸電離產生等離子體羽(9)。

3.根據權利要求1所述的后置分光瞳激光共焦拉曼、LIBS光譜顯微成像方法，其特征在于：所述后置光瞳為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.根據權利要求1所述的后置分光瞳激光共焦拉曼、LIBS光譜顯微成像方法，其特征在于：壓縮聚焦光斑系統(4)用產生矢量光束的矢量光發生器(31)和光瞳濾波器(32)替代。