專利名稱：激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)顯微成像及光譜測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光差 動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置，可用于樣品的高精度三維形貌測(cè)量和 樣品微區(qū)材料組分的光譜分析。
背景技術(shù)：
1990年G J. Puppels等學(xué)者在觀測(cè)單細(xì)胞和染色體的形態(tài)與 組成時(shí)首先發(fā)明了共焦拉曼光譜顯微技術(shù)并成功用于實(shí)驗(yàn)。共焦 拉曼光譜顯微鏡的光譜成像原理是將點(diǎn)光源、點(diǎn)被測(cè)物和光譜點(diǎn) 探測(cè)器三者放置在彼此對(duì)應(yīng)的共軛的位置，構(gòu)成了光學(xué)成像中的 點(diǎn)照明和點(diǎn)探測(cè)的具有層析功能的顯微成像系統(tǒng)。典型的共焦顯 微鏡的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，激光器發(fā)出的光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束物鏡擴(kuò)束 后經(jīng)過(guò)第一分光鏡、軸向驅(qū)動(dòng)裝置、物鏡匯聚，在被測(cè)物表面聚 焦成光斑并被反射，反射光中含有被入射激光激發(fā)出來(lái)的含有被 測(cè)樣品材料光譜信息的拉曼光，反射光沿原路返回，被第一分光 鏡反射后經(jīng)過(guò)濾光片濾除瑞利光和熒光等后經(jīng)過(guò)匯集透鏡匯聚， 經(jīng)過(guò)一個(gè)位于匯聚透鏡的焦點(diǎn)處的針孔后由針孔后的光譜探測(cè)器 接收處理。由于共焦拉曼顯微鏡采用的是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的探測(cè)方式 因此決定了其具有較高的空間分辨能力并且具有層析探測(cè)能力。
共焦顯微鏡因?yàn)榫哂泄庾V層析成像的能力而被廣泛應(yīng)用于生 物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)和高能物理等前沿學(xué)科和領(lǐng)域，并且由于其分 辨率很高，可以對(duì)生物活體樣本和微小工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行微細(xì)成像， 提供樣品的微觀幾何形貌信息和材料光譜信息而成為醫(yī)學(xué)觀察和 制造業(yè)檢測(cè)的有力工具；但是若要提高共焦拉曼光譜顯微系統(tǒng)的 微區(qū)探測(cè)能力，就必須對(duì)樣品進(jìn)行精確定焦，使樣品位于焦點(diǎn)O 附近，然而焦點(diǎn)O附近的共焦顯微特性曲線的響應(yīng)靈敏度卻極低， 其結(jié)果使現(xiàn)有的共焦拉曼光譜顯微技術(shù)在"微區(qū)光譜"探測(cè)能力和 "微區(qū)幾何位置"探測(cè)能力之間不可兼得，即現(xiàn)有的共焦拉曼光譜 顯微技術(shù)存在以下原理性缺陷1. 焦點(diǎn)O處光譜探測(cè)能力強(qiáng)，但幾何位置探測(cè)能力卻差；
2. 難以準(zhǔn)確捕獲焦點(diǎn)O處的激發(fā)拉曼光譜，實(shí)現(xiàn)微區(qū)光譜探測(cè)；
3. 受衍射極限的限制，焦點(diǎn)O處光斑及焦深大小都將制約共焦 拉曼光譜顯微系統(tǒng)的軸向及橫向分辨能力等。
顯見(jiàn)，上述共焦拉曼光譜顯微技術(shù)的原理性缺陷，制約了其 微區(qū)光譜與幾何位置的探測(cè)能力，使其無(wú)法用于更微小區(qū)域的光 譜與幾何位置的測(cè)試與分析等場(chǎng)合。
目前，國(guó)際上有關(guān)共焦拉曼光譜顯微鏡的性能的改善的研究 飛速發(fā)展，出現(xiàn)了超短脈沖激光法、油浸物鏡法、光纖探測(cè)法、 圖像改進(jìn)法等方法，但是上述研究，主要集中在共焦拉曼光譜顯 微系統(tǒng)涉及的光源系統(tǒng)、光譜探測(cè)系統(tǒng)、聚焦物鏡系統(tǒng)、光譜信 息處理等方面，盡管其對(duì)共焦拉曼光譜顯微系統(tǒng)的總體性能有所 改進(jìn)，但在共焦拉曼光譜顯微系統(tǒng)空間分辨能力的改善方面卻沒(méi) 有顯著進(jìn)展。
差動(dòng)共焦技術(shù)具有靈敏度高，線性好，測(cè)量具有絕對(duì)跟蹤能 力和雙極性跟蹤特性，可以實(shí)現(xiàn)幾何位置的絕對(duì)測(cè)量等特點(diǎn)，今 年來(lái)得到廣泛的應(yīng)用；并且隨著光瞳濾波技術(shù)的發(fā)展，差動(dòng)共焦 技術(shù)與光瞳濾波技術(shù)的結(jié)合可以大大的壓縮系統(tǒng)焦深，提高定焦 靈敏度，改善系統(tǒng)的分辨力。如《光學(xué)快遞》的《Effect of an annular pupil filter on differential confocal microscopy》報(bào)道了使用光瞳濾 波技術(shù)提高差動(dòng)共焦顯微鏡的軸向靈敏度和擴(kuò)展線性響應(yīng)區(qū)間的 實(shí)驗(yàn)。而使用差動(dòng)共焦技術(shù)與共焦拉曼光譜探測(cè)技術(shù)相結(jié)合繼而 同時(shí)得到樣品的納米級(jí)微區(qū)幾何形貌與組分信息的圖譜成像技術(shù) 的報(bào)道，至今尚未見(jiàn)到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)用于微觀三維形貌和材料光譜測(cè) 量時(shí)存在的上述不足，融合拉曼光譜探測(cè)技術(shù)和差動(dòng)共焦顯微技術(shù)， 提出激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置。該探測(cè)裝置可以測(cè)量樣品 納米級(jí)微區(qū)的光譜信息，同時(shí)得到樣品的微觀幾何形貌和材料組分信 息，并且具有極高的空間分辨力；本發(fā)明裝置中同時(shí)包含二維掃描驅(qū)動(dòng)裝置，可以驅(qū)動(dòng)樣品使裝置可以對(duì)樣品進(jìn)行二維的掃描，從而生成 樣品的圖譜照片，為生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)和高能物理等前沿學(xué)科提供 了有力的觀測(cè)手段。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下述裝置實(shí)現(xiàn)的。
激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置，包括拉曼光譜探測(cè)部分
(25)，沿光路依次放置的物鏡(6)、第一分光鏡(7)、位于第一分光 鏡(7)透射方向的測(cè)量物鏡(9)和用于驅(qū)動(dòng)測(cè)量物鏡(9)在軸向移 動(dòng)的軸向驅(qū)動(dòng)裝置(8)和二維驅(qū)動(dòng)裝置(28);還包括放置在第一分 光鏡(7)反射方向反方向的差動(dòng)共焦探測(cè)部分；還包括一個(gè)激光器(1) 和一個(gè)數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)(24);其中激光器(1)通過(guò)單模保偏光纖 與拉曼光譜分析部分(25)連接，用于給系統(tǒng)提供測(cè)試用的照明和激 發(fā)光源；數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)(24)與拉曼光譜探測(cè)部分(25)和差動(dòng) 共焦探測(cè)部分(26)相連，用于融合處理兩個(gè)部分探測(cè)接收到的光譜 信息和位置信息，得到樣品的微區(qū)圖譜信息；
拉曼光譜探測(cè)部分(25)包括一個(gè)焦點(diǎn)位于與激光器相連的光纖 輸出端頭用于將光纖輸出的光進(jìn)行擴(kuò)束的光源物鏡(2)和沿光路依次 排列的窄帶濾光片(3)、 二向色濾光片(4)、位于二向色濾光片(4) 的透射方向的匯聚物鏡(5)、位于二向色濾光片的反射方向反射鏡 (20)、放在反射鏡的反射方向的濾光片(21)、在濾光片(21)透射 方向的耦合透鏡(22)和通過(guò)單模保偏光纖采集耦合透鏡(22)焦點(diǎn) 處的光譜信號(hào)的拉曼光譜探測(cè)器(23);差動(dòng)共焦系統(tǒng)(26)包括第 二分光鏡(11)，依次放置在第二分光鏡的透射方向的第一聚光鏡(12)、 第一針孔(13)和貼近針孔的第一探測(cè)器(18);依次放置在第二分光 鏡(11)的反射方向的第二聚光鏡(16)、第二針孔(17)和貼近針孔 的第二探測(cè)器(18)。
本發(fā)明裝置中的軸向驅(qū)動(dòng)裝置(8)和測(cè)量物鏡(9)還可以位于 偏振分光鏡(7)的反射方向。
本發(fā)明裝置還可以包括衍射光整形器件(27)用于壓縮測(cè)量物鏡 (9)的焦深，提高定焦精度；衍射光整形器件(27)可以位于擴(kuò)束物 鏡(6)與第一分光鏡(7)之間，也可以位于第一分光鏡(7)與測(cè)量 物鏡(9)之間或第一分光鏡(7)與第二分光鏡(11)之間，還可以
6使用兩個(gè)衍射光整形器件，分別位于第二分光鏡(11)與第一匯聚鏡
(12)和第二匯聚鏡(16)之間。
本發(fā)明裝置還可以包括第一濾波放大電路(15)和第二濾波放 大電路(19)，兩個(gè)放大電路分別與第一探測(cè)器(14)和第二探測(cè)器(18) 相連，用于對(duì)兩個(gè)探測(cè)器探測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行濾波和放大處理。
本發(fā)明裝置還可以包括一個(gè)數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)(24)，數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)(24)與第一濾波放大電路(15)、第二濾波放大電路(19)相連和 拉曼光譜探測(cè)器(23)相連，用于對(duì)三者的輸出信號(hào)進(jìn)行整合處理， 實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化，得到被測(cè)樣品的微區(qū)圖譜信息。
本發(fā)明對(duì)比已有的技術(shù)裝置具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)
1) 可以對(duì)樣品進(jìn)行二維掃描光譜成像，同時(shí)得到樣品的幾何形貌 信息和材料組分信息，得到樣品的圖譜合一的信息；
2) 使共焦拉曼光譜顯微鏡的微區(qū)光譜和幾何位置探測(cè)能力顯著提
高；
3) 可同時(shí)實(shí)現(xiàn)微區(qū)圖譜層析成像、三維尺度層析成像、光譜測(cè)試 三種成像模式；
4) 具有絕對(duì)跟蹤零點(diǎn)和雙極性跟蹤特性，可實(shí)現(xiàn)幾何位置絕對(duì)測(cè)
5) 利用衍射光學(xué)器件整形和壓縮聚焦物鏡光斑，其即可起到壓縮 光斑的作用又可減少激發(fā)能量的損失，從而使拉曼光譜強(qiáng)度減小不致 太大等。


圖1為已有的共焦拉曼光譜顯微鏡原理圖和成像區(qū)域示意圖2為本發(fā)明納米級(jí)激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置原理圖3為本裝置差動(dòng)響應(yīng)曲線圖。
其中l(wèi)-激光器、2-光源物鏡、3-窄帶濾波片、4-二向色濾光片、 5-匯聚物鏡、6-擴(kuò)束物鏡、7-第一分光鏡、8-軸向驅(qū)動(dòng)裝置、9-測(cè)量物 鏡、10-被測(cè)樣品、11-第二分光鏡、12-第一匯聚鏡、13-第一針孔、14-第一探測(cè)器、15-第一濾波放大電路、16-第二匯聚鏡、17-第二針孔、18-第二探測(cè)器、19-第二濾波放大電路、20-反射鏡、21-濾光片、22-耦合物鏡、23-拉曼光譜探測(cè)器、24-數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)、25-拉曼光譜 分析部分、26-差動(dòng)共焦系統(tǒng)、27-衍射光整形器件、28二維驅(qū)動(dòng)裝置。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明技術(shù)原理為采用差動(dòng)共焦顯微成像技術(shù)將共焦顯微鏡接 收光路布置為焦前和焦后兩路探測(cè)光路，通過(guò)兩路探測(cè)器探測(cè)到的具 有不同位相的兩路強(qiáng)度響應(yīng)信號(hào)差動(dòng)相減達(dá)到改善軸向分辨力和提高 抗千擾能力的目的，同時(shí)系統(tǒng)包含拉曼光譜分析系統(tǒng)，使系統(tǒng)可同時(shí) 測(cè)量樣品的微觀區(qū)域的材料光譜信號(hào)，可以對(duì)樣品的材料組分盡心分 析；另外，引入衍射光整形器件，對(duì)測(cè)量光束進(jìn)行限制壓縮系統(tǒng)焦深， 達(dá)到了提高系統(tǒng)分辨能力的目的；最后通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行掃描探測(cè)，利 用測(cè)得的樣品的微區(qū)光譜信息和形貌信息結(jié)合樣品的二維坐標(biāo)，重構(gòu) 出反應(yīng)樣品三維形貌和材料組分的圖譜。
本發(fā)明兼有激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置結(jié)構(gòu)圖如圖2所 示，包括拉曼光譜探測(cè)部分25，沿光路依次放置的物鏡6、第一分 光鏡7、位于第一分光鏡7透射方向的測(cè)量物鏡9、用于驅(qū)動(dòng)測(cè)量物鏡 在軸向運(yùn)動(dòng)的軸向驅(qū)動(dòng)裝置8、驅(qū)動(dòng)樣品在二維垂周平面運(yùn)動(dòng)的二維 驅(qū)動(dòng)裝置28;還包括放置在第一分光鏡7反射方向反方向的差動(dòng)共焦 探測(cè)部分；還包括一個(gè)通過(guò)單模保偏光纖與拉曼光譜分析部分25連接 的激光器1和一個(gè)與拉曼光譜探測(cè)部分25和差動(dòng)共焦探測(cè)部分26相 連的數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)24。其中，拉曼光譜探測(cè)部分25包括一個(gè)焦 點(diǎn)位于與激光器相連的光纖輸出端頭用于將光纖輸出的光擴(kuò)束光源物 鏡2和沿光路依次排列的窄帶濾光片3、 二向色濾光片4、位于二向色 濾光片4的透射方向的匯聚物鏡5、位于二向色濾光片的反射方向反 射鏡20、放在反射鏡的反射方向的濾光片21、在濾光片21透射方向 的耦合透鏡22和通過(guò)單模保偏光纖采集耦合透鏡22焦點(diǎn)處的光譜信 號(hào)的拉曼光譜探測(cè)器23;差動(dòng)共焦系統(tǒng)26包括第二分光鏡ll，依次放置在第二分光鏡的透射方向的第一聚光鏡12、第一針孔13和貼
近針孔的第一探測(cè)器18;依次放置在第二分光鏡11的反射方向的第二
聚光鏡16、第二針孔17和貼近針孔的第二探測(cè)器18。
本發(fā)明裝置中的軸向驅(qū)動(dòng)裝置8和測(cè)量物鏡9還可以位于第一分 光鏡7的反射方向。
本發(fā)明裝置中還可以包括衍射光整形器件27用于壓縮測(cè)量物鏡9 的焦深，提高定焦精度；衍射光整形器件27可以位于擴(kuò)束物鏡6與第 一分光鏡7之間，也可以位于第一分光鏡7與測(cè)量物鏡9之間或第一 分光鏡7與第二分光鏡11之間，還可以使用兩個(gè)衍射光整形器件，分 別位于第二分光鏡11與第一匯聚鏡12和第二匯聚鏡16之間。還可以 包括第一濾波放大電路15和第二濾波放大電路19，兩個(gè)放大電路 分別與第一探測(cè)器14和第二探測(cè)器18相連，用于對(duì)兩個(gè)探測(cè)器探測(cè) 到的信號(hào)進(jìn)行濾波和放大處理；還可以包括一個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)24，數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)24與第一濾波放大電路15、第二濾波放大電路19相連和 拉曼光譜探測(cè)器23相連，用于對(duì)三者的輸出信號(hào)進(jìn)行整合處理，實(shí)現(xiàn) 測(cè)量的自動(dòng)化，得到被測(cè)樣品的微區(qū)圖譜信息。
本發(fā)明兼有激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置測(cè)量原理如圖2 所示打開(kāi)激光器1，激光器1發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)單模保偏光纖傳輸?shù)?光源物鏡的焦點(diǎn)處，經(jīng)過(guò)光源物鏡2匯聚后通過(guò)窄帶濾波片3濾波， 濾除激光通過(guò)光纖激發(fā)出的拉曼光譜成分；通過(guò)窄帶濾波片3后的光 束經(jīng)過(guò)二項(xiàng)色性濾光片4，光能幾乎全部通過(guò)，后經(jīng)過(guò)匯聚物鏡5和 擴(kuò)束物鏡6后通過(guò)衍射光整形裝置27，將光束調(diào)制為所需要的形式后 經(jīng)過(guò)第一分光鏡7、測(cè)量物鏡9后在樣品10的表面匯聚成為一個(gè)小光 斑后被反射，反射光中包含瑞利散射光、激發(fā)熒光和拉曼光譜，在這 個(gè)過(guò)程中可一使用軸向驅(qū)動(dòng)裝置8驅(qū)動(dòng)測(cè)量物鏡9在軸向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)定 焦或控制光斑大??；反射光原路返回光路，經(jīng)過(guò)測(cè)量物鏡9、后被第 一分光鏡分光，其中一路被反射進(jìn)入差動(dòng)共焦探測(cè)裝置26，光束進(jìn)入 差動(dòng)共焦探測(cè)裝置26后第二分光鏡11分成兩束， 一束被第一匯聚鏡 12匯聚后進(jìn)入位于第一匯聚鏡12焦點(diǎn)前距離為M的位置的第一針孔13，被第一探測(cè)器14接收；另一束被第二匯聚鏡16匯聚后進(jìn)入位于 第二匯聚鏡16焦點(diǎn)后距離為M的位置的第二針孔17，被第二探測(cè)器 18接收。另一路透射后通過(guò)衍射光整形裝置27、擴(kuò)束物鏡6、匯聚物 鏡5后被二向色性濾光片發(fā)射到反射鏡20;在這個(gè)過(guò)程中光線中的直 接由被測(cè)樣品反射回的光將直接通過(guò)二項(xiàng)色濾光片而被濾除，反射的 光再次經(jīng)過(guò)反射鏡20的反射后通過(guò)濾光片21，消除光束中的熒光成 分，然后經(jīng)過(guò)耦合透鏡22將光線耦合進(jìn)入單模保偏光纖后進(jìn)入拉曼光 譜探測(cè)器23探測(cè)得到樣品的材料組分光譜信息。拉曼光譜探測(cè)器23、 第一濾波放大電路15和第二濾波放大電路19將測(cè)得的信號(hào)傳輸給數(shù) 據(jù)融合處理系統(tǒng)24處理后得到包涵被測(cè)樣品三維幾何信息和組分光 譜信息的四維信號(hào)。
在測(cè)量過(guò)程中當(dāng)被測(cè)樣品表面處于焦平面或者離焦時(shí)，激光器1、 光源物鏡2、第一分光鏡7、測(cè)量物鏡9、第一匯聚鏡12、第一針孔 13和第一探測(cè)器14構(gòu)成"準(zhǔn)共焦顯微鏡"，第一探測(cè)器14探測(cè)到的 強(qiáng)度響應(yīng)力(w，)為:
sin" / 2)
其中w為軸向歸一化坐標(biāo)，，/c為入射光強(qiáng)，。
激光器l、光源物鏡2、第一分光鏡7、測(cè)量物鏡9、第二匯聚鏡 16、第二針孔17和第二探測(cè)器18構(gòu)成"準(zhǔn)共焦顯微鏡"，第二探測(cè)器 18探測(cè)到的強(qiáng)度響應(yīng)/2 ("2)為
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將力("》和/2 ("2)做差后得到:
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計(jì)算機(jī)依據(jù)/e^進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和計(jì)算，由&#強(qiáng)度曲線光強(qiáng)大小和
從二維驅(qū)動(dòng)裝置(28)中獲得的樣品位置的二位坐標(biāo)(Jc,力，重構(gòu)出被 測(cè)樣品的微區(qū)三維形貌信息/ (x，y,。激光器l、光源物鏡2、 二向色濾光片4、測(cè)量物鏡9、耦合物鏡 22、拉曼光譜探測(cè)器23構(gòu)成共焦拉曼顯微鏡，拉曼光譜探測(cè)器23探 測(cè)到的光譜響應(yīng)為/(A)。
拉曼光譜探測(cè)器23、第一探測(cè)器14和第二探測(cè)器18將輸出信號(hào) 傳輸?shù)綌?shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)23中得到樣品10的四維信息/ (;c，j;,; 2 )
以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作了說(shuō)明，但這些說(shuō)明不 能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由隨附的權(quán)利要 求書限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動(dòng)都是本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求
1.一種激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置，其特征在于包括拉曼光譜探測(cè)部分(25)，沿光路依次放置的物鏡(6)、第一分光鏡(7)、位于第一分光鏡(7)透射方向的測(cè)量物鏡(9)和用于驅(qū)動(dòng)測(cè)量物鏡(9)在軸向移動(dòng)的軸向驅(qū)動(dòng)裝置(8)，和二維掃描驅(qū)動(dòng)裝置(28)；還包括放置在第一分光鏡(7)反射方向反方向的差動(dòng)共焦探測(cè)部分；還包括一個(gè)激光器(1)和一個(gè)數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)(24)；其中激光器(1)通過(guò)單模保偏光纖與拉曼光譜分析部分(25)連接，用于給系統(tǒng)提供測(cè)試用的照明和激發(fā)光源；數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)(24)與拉曼光譜探測(cè)部分(25)和差動(dòng)共焦探測(cè)部分(26)相連，用于融合處理兩個(gè)部分探測(cè)接收到的光譜信息和位置信息，得到樣品的微區(qū)圖譜信息；
2.根據(jù)權(quán)利1所述的激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置，其 特征在于拉曼光譜探測(cè)部分(25)包括一個(gè)焦點(diǎn)位于與激光器相連 的光纖輸出端頭用于將光纖輸出的光擴(kuò)束光源物鏡(2)和沿光路依 次排列的窄帶濾光片(3)、 二向色濾光片(4)、位于二向色濾光片(4) 的透射方向的匯聚物鏡(5)、位于二向色濾光片的反射方向反射鏡(20)、放在反射鏡的反射方向的濾光片(21)、在濾光片(21)透射 方向的耦合透鏡(22)和通過(guò)單模保偏光纖采集耦合透鏡(22)焦點(diǎn) 處的光譜信號(hào)的拉曼光譜探測(cè)器(23);差動(dòng)共焦系統(tǒng)(26)包括 第二分光鏡(11)，依次放置在第二分光鏡的透射方向的第一聚光鏡(12)、第一針孔(13)和貼近針孔的第一探測(cè)器(18);依次放置在 第二分光鏡(11)的反射方向的第二聚光鏡(16)、第二針孔(17) 和貼近針孔的第二探測(cè)器(18)。
3. 根據(jù)權(quán)利1和2所述的激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置， 其特征在于軸向驅(qū)動(dòng)裝置(8)和測(cè)量物鏡(9)還可以位于偏振分 光鏡(7)的反射方向。
4. 根據(jù)權(quán)利1和2所述的激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置， 其特征在于還可以包括衍射光整形器件(27)用于壓縮測(cè)量物鏡(9) 的焦深，提高定焦精度；衍射光整形器件(27)可以位于擴(kuò)束物鏡(6) 與第一分光鏡(7)之間，也可以位于第一分光鏡(7)與測(cè)量物鏡(9) 之間或第一分光鏡(7)與第二分光鏡(11)之間，還可以使用兩個(gè)衍射光整形器件，分別位于第二分光鏡(11)與第一匯聚鏡(12)和 第二匯聚鏡(16)之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像 裝置，其特征在于還可以包括第一濾波放大電路(15)和第二濾波 放大電路(19)，兩個(gè)放大電路分別與第一探測(cè)器(14)和第二探測(cè) 器(18)相連，用于對(duì)兩個(gè)探測(cè)器探測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行濾波和放大處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像 裝置，其特征在于還可以包括一個(gè)數(shù)據(jù)融合處理系統(tǒng)(24)，數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)(24)與第一濾波放大電路(15)、第二濾波放大電路(19) 相連和拉曼光譜探測(cè)器(23)相連，用于對(duì)三者的輸出信號(hào)進(jìn)行整合 處理，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化，得到被測(cè)樣品的微區(qū)圖譜信息。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學(xué)顯微成像及光學(xué)精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光差動(dòng)共焦圖譜顯微層析成像裝置，主要包括拉曼光譜分析部分(25)和沿光路依次放置的物鏡(6)、偏振分光鏡(7)、1/4玻片(8)、測(cè)量物鏡(9)；還包括位于偏振分光鏡反射方向反方向的差動(dòng)共焦探測(cè)部分(26)。本發(fā)明中的差動(dòng)共焦探測(cè)部分用于對(duì)樣品微區(qū)幾何位置的測(cè)量和對(duì)樣品定焦，得到樣品微區(qū)的圖像信息；拉曼光譜探測(cè)部分用于對(duì)樣品被探測(cè)區(qū)的材料光譜進(jìn)行分析，得到樣品微區(qū)的組分信息；通過(guò)兩個(gè)部分的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的納米級(jí)微區(qū)圖譜測(cè)量，同時(shí)得到樣品微區(qū)的幾何形貌和材料組分信息。本發(fā)明為生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)和高能物理等前沿學(xué)科提供了有力的觀測(cè)手段。
文檔編號(hào)G02B27/09GK101526477SQ200910082248
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者允 王, 趙維謙, 邱麗榮 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)