[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)光學(xué)聚焦和連續(xù)掃描的透射電鏡系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910982704.6
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN111855708B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬超杰;劉暢;劉開輝;王恩哥;白雪冬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院物理研究所
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G01N23/20008;G01N21/01;G01N21/25;G01N21/63;G01N21/64;G01N21/47
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

1.一種實現(xiàn)光學(xué)聚焦和連續(xù)掃描的透射電鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述透射電鏡系統(tǒng)包括透射電子顯微鏡和激光引導(dǎo)系統(tǒng)，所述透射電子顯微鏡具有樣品桿，所述透射電子顯微鏡的成像方向垂直于所述樣品桿，所述樣品桿具有光纖束，所述激光引導(dǎo)系統(tǒng)包括空間光調(diào)制器和圖像采集器件，所述激光引導(dǎo)系統(tǒng)引導(dǎo)偏振激光從所述光纖束的第一端進入所述光纖束，并從所述光纖束的第二端出射到所述圖像采集器件，所述圖像采集器件基于所采集到的圖像信息確定所述空間光調(diào)制器加載的相位信息，所述空間光調(diào)制器用于對所述偏振激光的至少部分進行調(diào)制，并將調(diào)制后的偏振激光引入所述光纖束，對所述空間光調(diào)制器所加載的所述相位信息進行修飾處理，疊加傾斜相位因子，以實現(xiàn)聚焦點連續(xù)掃描。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)光學(xué)聚焦和連續(xù)掃描的透射電鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述激光引導(dǎo)系統(tǒng)將偏振激光分成參考光波和物光波，并將所述物光波引導(dǎo)通過所述光纖束，所述空間光調(diào)制器對所述參考光波進行調(diào)制，并與從所述光纖束出射的物光波離軸干涉，所述圖像采集器件采集離軸干涉的數(shù)字全息圖，基于所述數(shù)字全息圖重建所述物光波的共軛相位信息并加載到所述空間光調(diào)制器，所述激光引導(dǎo)系統(tǒng)還用于在遮擋物光波的情況下，將被空間光調(diào)制器調(diào)制后的參考光波耦合至所述光纖束的第一端，從而在所述光纖束的第二端實現(xiàn)光波的聚焦。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)光學(xué)聚焦和連續(xù)掃描的透射電鏡系統(tǒng)，其特征在于，在用于圖像采集的圖像采集器件上選取任意目標點的光強做反饋，迭代調(diào)整所述空間光調(diào)制器上加載的相位信息，直到所述光纖束聚焦于所述目標點。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)光學(xué)聚焦和連續(xù)掃描的透射電鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品桿包括：前端頭和樣品桿本體；其中，所述前端頭的第一端與所述樣品桿本體相接，所述前端頭的第二端上安裝有樣品，所述樣品桿內(nèi)的光纖束從其一端延伸到另一端并對向所述前端頭上所述樣品。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)光學(xué)聚焦和連續(xù)掃描的透射電鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述前端頭包括：樣品固定件和三維定位裝置，樣品固定件用于固定所述樣品，所述光纖束延伸進入所述前端頭并且其前端由所述三維定位裝置進行定位。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實現(xiàn)光學(xué)聚焦和連續(xù)掃描的透射電鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述前端頭還包括后端外殼和前端支架，所述后端外殼與所述樣品桿本體相接，所述前端支架呈U型，所述樣品固定件安裝在所述前端支架上，所述三維定位裝置固定在所述后端外殼內(nèi)。

7.一種操作權(quán)利要求1-6中任一項所述的系統(tǒng)進行光學(xué)聚焦和連續(xù)掃描的方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟：

步驟S1、發(fā)射偏振激光，并將偏振激光引導(dǎo)通過樣品桿中的光纖束，采集從光纖束出射的光波，基于所采集的光波信息進行空間光調(diào)制器的加載；

步驟S2、對空間光調(diào)制器加載的圖案信息進行修飾處理，疊加上相應(yīng)的傾斜相位因子，再加載到空間光調(diào)制器上，引導(dǎo)激光經(jīng)空間光調(diào)制器調(diào)制后從光纖束的第一端耦合進入所述光纖束，實現(xiàn)激光焦點的偏移；

步驟S3、改變疊加的傾斜相位因子并重復(fù)步驟S2，調(diào)節(jié)光纖束端面會聚激光的出射位置。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的進行光學(xué)聚焦和連續(xù)掃描的方法，其特征在于，步驟S1中基于所采集的光波信息進行空間光調(diào)制器的加載包括：

將偏振激光分成物光波和參考光波，使所述物光波從樣品桿的光纖束的第二端入射，在所述樣品桿的第一端出射后與參考光波在第一圖像采集器件處形成離軸干涉，獲得相應(yīng)的數(shù)字全息圖，基于數(shù)字全息圖重建所述物光波的共軛相位信息，將所述共軛相位信息加載到所述空間光調(diào)制器。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的進行光學(xué)聚焦和連續(xù)掃描的方法，其特征在于，步驟S1中基于所采集的光波信息進行空間光調(diào)制器的加載包括：

在用于圖像采集的圖像采集器件上選取任意目標點的光強做反饋，迭代調(diào)整所述空間光調(diào)制器上加載的相位信息，直到所述光纖束聚焦于所述目標點。