[發明專利]一種多模式顯微高光譜成像儀

在審

• 申請號: 202010550232.X
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111521561A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 何賽靈;徐展鵬
• 申請（專利權）人: 蘇州優函信息科技有限公司
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/25;G01J3/28;G01J3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多模式顯微高光譜成像儀，其特征在于：包括照明模塊及高光譜探測模塊；所述的照明模塊應用落射式照明及透射式照明兩種照明方式，將光源集成至與探測模塊同軸，保證照明光以垂直于樣品的方向均勻出射，實現待測樣品表面均勻照明，有效避免因顯微物鏡的短工作距帶來的外置光源照明條件下樣品面出現潛在陰影及照明不均勻等問題，極大提高探測信號的收集效率及信噪比；所述的高光譜探測模塊同樣位于垂直樣品的方向，用于捕獲位于焦平面的待測樣品的非彈性散射信號，采集二維圖像信息及光譜信息，實現顯微高光譜成像；結合位移平臺掃描運動，改變照明光源及照明方式，系統可以對大尺度樣品實現推掃式多模態顯微高光譜探測，有效解決當前商用高光譜成像儀探測模式單一、測量范圍小等不足。

2.根據權利要求1所述的一種多模式顯微高光譜成像儀，其特征在于：所述的照明模塊包括：與光源直接連接的單模光纖（1）、準直器（2）、長焦透鏡（3）、半透半反鏡（4）；所述的高光譜探測模塊包括：長通濾波片（5）、顯微物鏡（6）、待測樣品及位移平臺（7）、成像透鏡（8）、狹縫（9）、會聚透鏡（10）、棱鏡（11）、光柵（12）、棱鏡（13）、管透鏡（14）、CMOS相機（15）；所述的照明模塊用于將照明光集成至與探測模塊同軸，在待測樣品表面產生均勻的照明光；所述的高光譜探測模塊用于采集樣品表面發出的非彈性散射信號，實現高光譜探測；所述的落射式照明：照明光從樣品上方向下出射，垂直照射在樣品上，反射光被采集；所述的透射式照明：照明光從樣品下方向上出射，垂直照射在樣品上，透射光被采集。

3.根據權利要求1所述的一種多模式顯微高光譜成像儀，其特征在于：所述的落射式照明實現方式：光源經過單模光纖（1）耦合至準直器（2）中，平行出射至長焦透鏡（3），同時經過半透半反鏡（4）轉折光路，最終會聚于顯微物鏡（6）的后焦面；會聚光斑可等效為位于顯微物鏡（6）后焦點處的點光源，出射后經顯微物鏡（6）準直為平行光，均勻出射到待測樣品表面上；所述的透射式照明實現方式：光源經過單模光纖（1）耦合至準直器（2）中，準直光直接均勻出射透過待測樣品；所述的高光譜探測模塊：位于顯微物鏡（6）焦平面處的樣品（7），發出的散射光信號，被顯微物鏡（6）捕獲，準直為平行光向后出射，經過半透半反鏡（4）和長通濾波器（5），入射到成像透鏡（8）上，會聚到狹縫（9），狹縫（9）起到線掃描區域選擇的作用；經狹縫（9）出射的光經會聚透鏡（10）再度準直為平行光，入射到棱鏡光柵對（PGP）結構上；棱鏡光柵對結構包括棱鏡（11）、光柵（12）及棱鏡（13），起到將復色光分光的作用；被棱鏡光柵對分散的光經過管透鏡（14），最終會聚到CMOS相機（15）上，可在相機上看見復色光沿某方向展開，同時包含測量區域樣品的空間信息。

4.根據權利要求1所述的一種多模式顯微高光譜成像儀，其特征在于：通過選擇不同的光源及照明方式，可以實現不同模式對不同特性樣品的探測；包括：落射式照明情況下，采用寬帶光源，可以測量非透明樣品的反射信號；落射式照明情況下，采用藍紫光光源，可以測量熒光樣品的熒光信號；透射式照明情況下，采用寬帶光源，可以測量透明/半透明樣品的透射信號。

5.根據權利要求1所述的一種多模式顯微高光譜成像儀，其特征在于：由于照明光源與探測光路同軸，無需擔心外置光源的可能導致的焦平面出現陰影或照明不均勻等問題，所以可以根據探測視場大小及探測分辨率等需求更換不同放大倍率的顯微物鏡。

6.根據權利要求1所述的一種多模式顯微高光譜成像儀，其特征在于：裝載待測樣品的位移平臺（7）可控制樣品均勻步進移動，從而實現狹縫（9）所選線區域的線掃描，最終覆蓋整個待測樣品平面。