[发明专利]激光差动共焦图谱显微成像方法与装置

权利要求书

1.激光差动共焦图谱显微成像方法，其特征在于：

a)通过激发光束产生系统(1)产生激发光，经过第一分光系统(8)、物镜(10)后，聚焦在被测样品(11)上，并激发出瑞利光和载有被测样品(11)光谱特性的拉曼散射光，激发出的拉曼散射光和瑞利光被系统收集回光路中，经过物镜(10)后被第一分光系统(8)反射至二向色分光系统(13)，经二向色分光系统(13)分光后，拉曼散射光和瑞利光相互分离，瑞利光被反射进入差动共焦探测系统(14)，拉曼散射光透射进入光谱探测系统(22)，利用差动共焦曲线(43)过零点与焦点位置精确对应这一特性，通过零点触发来精确捕获激发光斑焦点位置的光谱信息，实现高空间分辨的光谱探测；

b)只对接收到的瑞利光信号进行差动相减处理时，系统可以进行高空间分辨的三维尺度层析成像；只对接收到的拉曼散射光的光谱信号进行处理时，系统可以进行光谱探测；同时对接收到的瑞利光和拉曼散射光的信号进行处理时，系统可以进行高空间分辨的微区图谱层析成像，即被测样品几何位置信息和光谱信息的高空间分辨的“图谱合一”；

c)差动共焦曲线(43)过零点处精确对应物镜(10)的焦点O，测量过程中可以实时对被测样品(11)进行精确跟踪定焦，保证被测样品(11)在整个测量过程中始终处于焦点位置，抑制环境温度和振动等因素对光谱测量的影响，从而提高测量精度；

d)差动共焦曲线(43)过零点处对应测量物镜(10)焦点O，此处聚焦光斑尺寸最小，探测的区域最小，线性区域BB'其他位置对应物镜(10)的离焦区域，在焦前或焦后BB'区域内的聚焦光斑尺寸随离焦量增大而增大，利用此特点，通过调整样品的z向离焦量，并根据实际测量精度需求来控制聚焦光斑的尺寸，实现对样品探测区域大小可控。

2.根据权利1所述的激光差动共焦图谱显微成像方法，其特征在于：激发光束是偏振光束：线偏光、圆偏光、径向偏振光；或是由光瞳滤波技术生成的结构光束，其与光瞳滤波技术联用可以压缩测量聚焦光斑尺寸，提高系统横向分辨力。

3.根据权利1所述的激光差动共焦图谱显微成像方法，其特征在于：该系统还可以探测荧光、布里渊散射光、康普顿散射光等散射光谱。

4.激光差动共焦图谱显微成像装置，其特征在于：包括激发光束产生系统(1)、第一分光系统(8)、物镜(10)、三维扫描工作台(12)、二向色分光系统(13)、光谱探测系统(22)、差动共焦探测系统(14)及数据处理模块(34)；其中，第一分光系统(8)、物镜(10)、三维扫描工作台(12)沿光路依次放置在激发光束产生系统(1)出射方向，二向色分光系统(13)位于第一分光系统(8)的反射方向，光谱探测系统(22)位于二向色分光系统(13)的透射方向，差动共焦探测系统(14)位于二向色分光系统(13)的反射方向，数据处理模块(34)与光谱探测系统(22)和差动共焦探测系统(14)连接，用于融合并处理光谱探测系统(22)与差动共焦探测系统(14)采集到的数据。

5.根据权利4所述的激光差动共焦图谱显微成像装置，其特征在于：光谱探测系统(22)是普通光谱探测系统，包括沿光路依次放置的第七聚光镜(46)、位于第七聚光镜(46)焦点位置的第二光谱仪(47)及位于第二光谱仪(47)后的第五探测器(48)，用于被测样品的表层光谱探测；或是共焦光谱探测系统，包括沿光路依次放置的第四聚光镜(23)、位于第四聚光镜(23)焦点位置的第四针孔(24)、位于第四针孔(24)后的第五聚光镜(25)、位于第五聚光镜(25)焦点位置的第一光谱仪(26)及位于第一光谱仪(26)后的第三探测器(33)，提高系统信噪比和空间分辨力，以及对被测样品的层析光谱探测。

6.根据权利4所述的激光差动共焦图谱显微成像装置，其特征在于：激发光束产生系统(1)还可以包括偏振调制器(6)及光瞳滤波器(7)，用于产生偏振光及结构光束。

7.根据权利6所述的激光差动共焦图谱显微成像装置，其特征在于：用于压缩激发光斑的光瞳滤波器(7)可以位于偏振调制器(6)与第一分光系统(8)之间，还可以位于第一分光系统(8)与物镜(10)之间。