一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種顯微光學(xué)成像技術(shù)，特別涉及一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高分辨顯微光學(xué)成像技術(shù)是人們從宏觀轉(zhuǎn)向微觀，在細(xì)胞分子水平實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)揭示生命的構(gòu)成和調(diào)控機(jī)制，獲得一系列原創(chuàng)性科學(xué)發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)生命科學(xué)與物理、化學(xué)等學(xué)科的全面交叉融合的重要手段。從最早的常規(guī)顯微鏡到現(xiàn)在的超級顯微鏡，如超分辨顯微鏡、雙光子顯微鏡以及隧道掃描顯微鏡等，可以說每一項(xiàng)新成像技術(shù)的出現(xiàn)都具有里程碑式的意義。隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)，將光與物質(zhì)相互作用應(yīng)用于顯微成像和材料分析，不但可以大大地提高光學(xué)顯微技術(shù)的空間分辨率，更可以實(shí)現(xiàn)被測物組分和結(jié)構(gòu)的檢測，同時(shí)還可以進(jìn)行三維成像。
[0003]目前報(bào)道的非線性光學(xué)成像技術(shù)如多光子熒光成像、二次諧波及三次諧波成像等，都出現(xiàn)了很好的應(yīng)用實(shí)例。不過多光子熒光技術(shù)大多數(shù)情況需要注入熒光標(biāo)記物，而二次諧波和三次諧波成像也由于其對被測物非線性性質(zhì)的特殊要求，應(yīng)用范圍受到了極大影響。
[0004]激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)是目前公認(rèn)的一種重要的新型分析技術(shù)。這種技術(shù)對被測樣品的前期準(zhǔn)備要求低，適用范圍廣，損傷小等特點(diǎn)。但傳統(tǒng)LIBS需要使用相對復(fù)雜的光譜分析系統(tǒng)，測試數(shù)據(jù)量大，處理時(shí)間長；而且，其光譜分析系統(tǒng)的靈敏度一旦不足，需要依靠增加激發(fā)光的光強(qiáng)來提高等離子體信號強(qiáng)度，在增加待測物體損傷的同時(shí)，大大降低了空間分辨率。因此在顯微成像方面，LIBS的應(yīng)用有很大的局限性。
[0005]正因?yàn)長IBS技術(shù)的局限性，本實(shí)用新型結(jié)合LIBS分析技術(shù)與激光掃描共聚焦技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一種既可以獲得外觀圖像又可以觀察待測物體的元素分布的新型顯微成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于操作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型針對上述局限性，將LIBS分析技術(shù)與激光掃描共聚焦技術(shù)有機(jī)結(jié)合，采用光譜顯微成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)對待測樣品的逐點(diǎn)掃描，實(shí)現(xiàn)了一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)。該技術(shù)適用于生物醫(yī)學(xué)分析、材料分析、土壤分析及大氣分析等各個(gè)領(lǐng)域。
[0007]本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于，提供一種疊加在激光掃描共聚焦顯微鏡基礎(chǔ)上的元素分布掃描鏡，以最大限度地降低成本。
[0008]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于，提供一種光路簡單的元素分布掃描鏡，在探測到物體內(nèi)元素分布的同時(shí)，還能夠展示物體的表面影像，實(shí)現(xiàn)兩者的結(jié)合。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的以及一些其它的目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)，包括:
[0011]激光器I，其發(fā)射短脈沖激光信號；
[0012]照明光源12，其發(fā)射可見光信號；
[0013]折射反射光路，其中包括多個(gè)透射反射鏡，以使所述激光器I和照明光源12發(fā)出的光信號均豎直向下傳播；
[0014]物鏡5，其位于所述折射反射光路的下方，豎直向下傳播的光信號穿過所述物鏡5，照射在物鏡下方的待檢測物體上；
[0015]移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其移動(dòng)所述光信號或移動(dòng)所述待檢測物體，使得所述光信號遍歷所述待檢測物體的所有部分；
[0016]其中，所述短脈沖激光信號激發(fā)所述待檢測物體產(chǎn)生等離子體，且所述照明光源12的可見光信號經(jīng)過所述待檢測物體反射后返回通過物鏡，并到達(dá)圖像處理器8，得到待檢測物體的外觀圖像；且所述激光器I的短脈沖激光信號經(jīng)過所述待檢測物體反射后返回通過物鏡，并穿過中階梯光柵14，生成分光光譜，通過凹面鏡6匯聚后，到達(dá)光電探測器15，其通過探測分光光譜中的電磁波強(qiáng)度確定待檢測物體的元素分布影像。
[0017]優(yōu)選的是，一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)，所述折射反射光路包括:
[0018]第一半透半反鏡，其與水平方向呈45度角設(shè)置，所述激光器I發(fā)射的短脈沖激光信號沿水平方向入射所述第一半透半反鏡，取其反射的豎直向下的短脈沖激光信號；
[0019]第二半透半反鏡，其與水平方向呈135度角設(shè)置，第一半透半反鏡反射的短脈沖激光信號透過第二半透半反鏡繼續(xù)豎直向下傳播，且照明光源12從與所述激光器I相反的一側(cè)沿水平方向入射所述第二半透半反鏡，取其反射的豎直向下的可見光信號，照明光源12的入射點(diǎn)與所述短脈沖激光信號的穿透點(diǎn)相同；
[0020]由此，短脈沖激光信號和可見光信號均變成豎直向下傳播的光信號。
[0021]優(yōu)選的是，一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)，所述折射反射光路還包括:
[0022]第三半透半反鏡，其與水平方向呈45度角設(shè)置，豎直向下傳播的光信號透過第三半透半反鏡繼續(xù)向下傳播，且可見光信號在待檢測物體上的反射光返回通過第三半透半反鏡，取其反射光，而短脈沖激光信號在待檢測物體上的反射光返回第三半透半反鏡，取其透射光，以將照明光源12和激光器I的返回光路區(qū)分開。
[0023]優(yōu)選的是，一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)，
[0024]所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)為沿X，Y，Z三向移動(dòng)的移動(dòng)架，其設(shè)置在所述待檢測物體的下方，帶動(dòng)所述待檢測物體移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)遍歷。
[0025]優(yōu)選的是，一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)，
[0026]所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)為掃描振鏡17，其設(shè)置在所述第三半透半反鏡與物鏡5之間，通過改變豎直向下傳播的光信號的角度，以實(shí)現(xiàn)遍歷。
[0027]優(yōu)選的是，一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)，還包括:
[0028]成像透鏡9，其設(shè)置在照明光源的返回光路上，用于匯聚通過第三半透半反鏡的可見光中的反射光；
[0029]圖像處理器8，其設(shè)置在所述成像透鏡9的焦距處，并將匯聚的可見光信號轉(zhuǎn)化為電信號，對圖像進(jìn)行處理。
[0030]優(yōu)選的是，一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)，還包括:
[0031]信號放大器16，其與所述光電探測器通訊連接，用于放大電信號。
[0032]優(yōu)選的是，一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)，還包括:
[0033]計(jì)算機(jī)2，用于收集和分析信號放大器和圖像處理器的電信號，進(jìn)行顯示和分析圖像。
[0034]優(yōu)選的是，一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)，還包括:
[0035]步進(jìn)電機(jī)7，其與所述計(jì)算機(jī)2線路連接，用于控制所述中階梯光柵14的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0036]本實(shí)用新型公開的一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)的有益效果至少包括:將LIBS分析技術(shù)與激光掃描共聚焦技術(shù)有機(jī)結(jié)合，采用光譜顯微成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)對待測樣品的逐點(diǎn)掃描，實(shí)現(xiàn)了一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0037]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例所述的一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0039]如附圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種同時(shí)獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統(tǒng)，即既能夠展示物體的外觀影像，又能夠反映出物體內(nèi)各種元素的分布狀況。例如對鐵皮進(jìn)行檢測，在展示其細(xì)微影像的同時(shí)，還反應(yīng)出該鐵皮內(nèi)包含內(nèi)的鉻元素、碳元素、氧化鐵化合物等的含量及分布。所述顯微成像系統(tǒng)包括:
[0040]激光器1，其發(fā)射出短脈沖激光信號。短脈沖激光打到待分析物質(zhì)的某一位置處時(shí)，能夠在該位置激發(fā)物體產(chǎn)生等離子體。而通過等離子對該短脈沖激光產(chǎn)生的反射光進(jìn)行分光，得到反射光的光譜之后，又能夠通過分析光譜而得到物質(zhì)在被掃描位置處的元素成分。因此，只要讓短脈沖激光逐行掃描待分析物質(zhì)的所有位置，就能得到所有位置處的元素成分，將位置關(guān)系和相應(yīng)的元素成分繪制成圖表，就能夠的得到待測物體的元素分布圖。
[0041]照明光源12，其發(fā)射出可見光信號，用于照射待測物體。同樣，照明光源一次照射待測物體上的一個(gè)位置點(diǎn)，得到該位置點(diǎn)的反射光，利用反射光對這個(gè)位置點(diǎn)進(jìn)行成像。之后通過移動(dòng)待測物體本身或通過移動(dòng)照明光源的照射角度，使得照明光源12遍歷待測物體上的每一個(gè)位置點(diǎn)，直到最后獲得了待測物體所有位置的圖像。最后將位置關(guān)系和相應(yīng)的圖像繪制成圖表，就能夠得到其外觀圖像。
[0042]折射反射光路，其中包括多個(gè)透射反射鏡，以使所述激光器I和照明光源12發(fā)出的光信號均豎直向下傳播，正好可以正入射進(jìn)物鏡。在折射放射光路中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)光路的基礎(chǔ)知識，設(shè)置透射反射鏡，使得最終所述激光器I和照明光源12發(fā)出的光信號均豎直向下傳播即可。并且最好是使得所述激光器I和照明光源12發(fā)出的光信號沿相同的路徑傳播，這樣待檢測物體上的某個(gè)位置點(diǎn)同時(shí)