[發(fā)明專利]分光瞳激光共焦CARS顯微光譜測(cè)試方法及裝置有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710366654.X | 申請(qǐng)日: | 2017-05-23 |
| 公開(公告)號(hào): | CN107192702B | 公開(公告)日: | 2020-02-04 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 邱麗榮;吳寒旭;趙維謙;王允 | 申請(qǐng)(專利權(quán))人: | 北京理工大學(xué) |
| 主分類號(hào): | G01N21/65 | 分類號(hào): | G01N21/65;G01N21/64 |
| 代理公司: | 11639 北京理工正陽(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) | 代理人: | 唐華 |
| 地址: | 100081 *** | 國(guó)省代碼: | 北京;11 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 光譜探測(cè) 高空間 分光 分辨 激光 焦點(diǎn)位置 共焦 瑞利 激發(fā) 共焦顯微技術(shù) 顯微光譜成像 方法和裝置 拉曼散射光 光斑 材料檢測(cè) 尺寸可控 定位準(zhǔn)確 分光系統(tǒng) 光譜測(cè)試 核心思想 化學(xué)材料 聚焦光斑 快速檢測(cè) 曲線頂點(diǎn) 生物樣品 生物醫(yī)學(xué) 探測(cè)技術(shù) 顯微技術(shù) 樣品信息 拉曼光 靈敏度 微區(qū) 顯微 無(wú)損 捕獲 探測(cè) 測(cè)量 融合 應(yīng)用 | ||
1.一種分光瞳激光共焦CARS顯微光譜測(cè)試方法,其特征在于包括以下步驟:
a)在激光發(fā)射單元(1)中,由超連續(xù)譜脈沖激光器(3)發(fā)出超連續(xù)譜激光,經(jīng)過(guò)帶通濾光片(4)后通過(guò)第一二向色鏡(5)與單波長(zhǎng)激光器(2)發(fā)出的單波長(zhǎng)激光耦合,形成混合光束;混合光束經(jīng)過(guò)照明光瞳(7)與測(cè)量物鏡(6)會(huì)聚在被測(cè)樣品(9)上,激發(fā)出載有被測(cè)樣品(9)光譜特性的CARS光,同時(shí)反射瑞利光;CARS光和瑞利光經(jīng)過(guò)測(cè)量物鏡(6)與收集光瞳(8)收集后,通過(guò)第二二向色鏡(11)后分成兩束,其中包含CARS光的光束進(jìn)入光譜探測(cè)單元(17),另一束包含瑞利光的光束進(jìn)入共焦探測(cè)單元(18);在光譜探測(cè)單元(17)中,包含CARS光的光束先經(jīng)過(guò)帶通濾光片(12),濾除光束中的非CARS干擾光,然后通過(guò)第一會(huì)聚鏡(13)會(huì)聚,由第一針孔(14)遮擋環(huán)境光,減小環(huán)境光干擾后再由第二會(huì)聚鏡(15)會(huì)聚進(jìn)入光譜儀(16),獲得CARS光譜信息;在分光瞳激光共焦探測(cè)單元中,包含瑞利光的光束經(jīng)過(guò)第三會(huì)聚鏡(19)會(huì)聚后,被光強(qiáng)采集系統(tǒng)(20)探測(cè),獲得分光瞳激光共焦強(qiáng)度信號(hào)I(x,y,z);
b)隨著高精度三維平移臺(tái)(10)的掃描,共焦信號(hào)強(qiáng)度隨之改變,得到分光瞳激光共焦響應(yīng)曲線,利用共焦響應(yīng)曲線“最大值點(diǎn)”與測(cè)量顯微物鏡焦點(diǎn)位置精確對(duì)應(yīng)的特性,通過(guò)“最大值點(diǎn)”來(lái)精確捕獲激發(fā)光斑焦點(diǎn)位置后,再測(cè)量獲得光譜信息I(x,y,λ),從而實(shí)現(xiàn)高空間分辨的幾何探測(cè)和光譜探測(cè);
c)當(dāng)對(duì)接收CARS光的光譜探測(cè)單元獲得的光譜信號(hào)進(jìn)行處理時(shí),系統(tǒng)能夠進(jìn)行光譜探測(cè)(x,y,λ);當(dāng)對(duì)接收瑞利光的分光瞳激光共焦探測(cè)單元獲得的分光瞳激光共焦信號(hào)進(jìn)行處理時(shí),系統(tǒng)能夠獲得三維幾何形貌(x,y,z);當(dāng)對(duì)分光瞳激光共焦信號(hào)和CARS信號(hào)同時(shí)處理時(shí),系統(tǒng)能夠進(jìn)行高空間分辨的微區(qū)圖譜層析成像(x,y,z,λ),即實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)樣品“圖譜合一”的激光共焦CARS顯微光譜高空間分辨成像與探測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分光瞳激光共焦CARS顯微光譜測(cè)試方法,其特征在于,照明光瞳(7)和收集光瞳(8)可以是圓形、D形或者其他形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分光瞳激光共焦CARS顯微光譜測(cè)試方法,其特征在于,激發(fā)光束包括線偏光、圓偏光、徑向偏振光偏振光束和由光瞳濾波技術(shù)生成的結(jié)構(gòu)光束,由此提高系統(tǒng)光譜信號(hào)信噪比和系統(tǒng)橫向分辨率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分光瞳激光共焦CARS顯微光譜測(cè)試方法,其特征在于,通過(guò)匹配不同譜帶的濾光片,選擇不同譜段的斯托克斯光,可以實(shí)現(xiàn)不同譜段的光譜探測(cè);其中,帶通濾光片(4)與帶通濾光片(12)的濾光譜帶關(guān)于單波長(zhǎng)激光器(2)的中心波長(zhǎng)對(duì)稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分光瞳激光共焦CARS顯微光譜測(cè)試方法,其特征在于,激光發(fā)射單元(1)還可以用單波長(zhǎng)激光器(2)加光子晶體光纖(31)進(jìn)行光譜展寬實(shí)現(xiàn),此外,將光譜探測(cè)單元中的光譜儀替換成光電點(diǎn)探測(cè)器(35),旋轉(zhuǎn)偏振片(30)可以實(shí)現(xiàn)光譜掃描輸出,進(jìn)而激發(fā)CARS光譜并由光電點(diǎn)探測(cè)器探測(cè)得到CARS光譜信號(hào)。
6.一種分光瞳激光共焦CARS顯微光譜測(cè)試裝置,包括激光發(fā)射單元(1)、位于激光發(fā)射單元(1)出射方向的光譜激發(fā)單元、位于光譜激發(fā)單元出射方向的第二二向色鏡(11)、位于第二二向色鏡(11)透射方向的光譜探測(cè)單元(17)、位于第二二向色鏡(11)反射方向的分光瞳激光共焦探測(cè)單元(18);激光發(fā)射單元(1)由單波長(zhǎng)脈沖激光器(2)、超連續(xù)譜脈沖激光器(3)、帶通濾光片(4)和第一二向色鏡(5)組成;光譜激發(fā)單元由測(cè)量物鏡(6)、照明光瞳(7)、收集光瞳(8)、被測(cè)樣品(9)和高精度三維平移臺(tái)(10)組成;第二二向色鏡(11)即第二二向色鏡(11);光譜探測(cè)單元(17)由帶通濾光片(12)、第一會(huì)聚鏡(13)、第一針孔(14)、第二會(huì)聚鏡(15)和光譜儀(16)組成;分光瞳激光共焦探測(cè)單元(18)由第三會(huì)聚鏡(19)、光強(qiáng)采集系統(tǒng)(20)組成。
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- 專利分類
G01N 借助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來(lái)測(cè)試或分析材料
G01N21-00 利用光學(xué)手段,即利用紅外光、可見光或紫外光來(lái)測(cè)試或分析材料
G01N21-01 .便于進(jìn)行光學(xué)測(cè)試的裝置或儀器
G01N21-17 .入射光根據(jù)所測(cè)試的材料性質(zhì)而改變的系統(tǒng)
G01N21-62 .所測(cè)試的材料在其中被激發(fā),因之引起材料發(fā)光或入射光的波長(zhǎng)發(fā)生變化的系統(tǒng)
G01N21-75 .材料在其中經(jīng)受化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng),測(cè)試反應(yīng)的進(jìn)行或結(jié)果
G01N21-84 .專用于特殊應(yīng)用的系統(tǒng)





