[发明专利]一种共聚焦系统的深度分辨装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种共聚焦系统的深度分辨装置及方法，主要用于提高共聚焦 光学系统在纵向不同穿透深度的空间分辨能力-深度分辨率，可用于提取非均相 被测物体内部不同深度的信息，使深度分辨率可以达到微米甚至亚微米级，属 于光学技术领域。

背景技术

共聚焦系统具有高灵敏度的空间分辨能力，目前商品化的共焦显微镜、共 焦拉曼光谱仪等，对被测物体表面横向观测的空间分辨可以达到1微米，但深 度分辨率往往低于横向分辨率，尤其对被测物体进行深度剖析时，因为共焦系 统的聚焦激光在界面处发生折射，在被测物体的内部无法再汇聚于一点，从而 使深度分辨率大大降低。

本发明中使用的光学显微系统中包括直线滤波器、凸透镜A、凸透镜B、空 间滤波器和凹槽滤波器，激光依次通过直线滤波器和凸透镜A后在空间滤波器 上聚焦，聚焦之后的激光通过另一凸透镜B发出平行光，平行光照射在凹槽滤 波器上。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种共聚焦系统的深度分辨装置及方法，利用共 聚焦系统的同轴环形激光经过物镜形成的空心光锥，穿过被测物体表面以后汇 聚的空间区域，远小于实心光锥进入表面后的形成的光斑，提出一种对被测物 体不同深度进行高分辨测量的新方法。该方法与共焦拉曼技术相结合，能使拉 曼信号的深度分辨率提高到1微米甚至亚微米尺度，特别适用于材料不同穿透 深度的高分辨剖析。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种共聚焦系统的深度分辨装置，包括内圆盘和外圆环；内圆盘 和外圆环之间形成圆环，内圆盘和外圆环之间形成的圆环为透光区，内圆盘的 外边缘有沉孔，在与内圆盘的沉孔相对应的外圆环的内边缘有另一沉孔，光纤 卡在内圆盘的沉孔和外圆环的沉孔中将内圆盘和外圆环固定连接；内圆盘和外 圆环均为金属材料，在使用之前进行金属黑化处理，使其表面不发生光的反射； 内圆盘和外圆环之间形成的圆环环宽为200～400nm；内圆盘的直径为 900～1100nm；内圆盘和外圆环的厚度相同，内圆盘和外圆环的厚度为 500～20000nm；外圆环的外直径为1200～1600nm；聚焦系统的深度分辨装置在光 学显微系统中凸透镜B和凹槽滤波器之间，聚焦系统的深度分辨装置与凸透镜 B平行；

本发明的一种共聚焦系统的深度分辨方法，其具体过程为：

激光依次通过直线滤波器和凸透镜A后在空间滤波器上聚焦，聚焦之后的 激光通过凸透镜B发出平行光，平行光垂直经过内圆盘和外圆环之间形成的圆 环后形成同轴空心激光，同轴空心激光照射在凹槽滤波器上，同轴空心激光经 过凹槽滤波器的反射后进入物镜，形成同轴空心光锥穿过被测物体的表面，汇 聚到物体的内部，空心光锥汇聚空间区域的大小和深度，分别决定于圆环的环 宽和内圆盘的直径；给定圆环的环宽，通过调整内圆盘的直径大小，可使穿透 深度得以精确控制；给定内圆盘的直径，调节圆环的环宽，能对汇聚空间的区 域大小进行控制，提高深度分辨率；通过调节圆环的环宽和内圆盘的直径，可 以实现被测物体内部不同深度的高分辨观测。

有益效果

本发明可以应用于所有的光学显微镜系统，实现了共聚焦系统中不同深度 处的分辨，从而对微液滴或者细胞内部的不同深度进行研究；本检测方法可以 作为原有光学检测手段的拓展性应用，它将促进生物样品的空间分辨研究、材 料内部结构研究。

附图说明

图1为共聚焦系统的深度分辨装置示意图；

图2为装有共聚焦系统的深度分辨装置的光学显微系统检测水平界面的聚 焦深度示意图；

图3为未装有共聚焦系统的深度分辨装置的光学显微系统检测水平界面的 聚焦深度示意图；

其中，1-内圆盘，2-外圆环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1