[发明专利]激光共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法与装置

权利要求书

1.激光共焦LIBS、拉曼光谱与质谱成像方法，其特征在于：利用高空间分辨共焦显微系统的聚焦光斑对样品进行轴向定焦与成像，利用拉曼光谱探测系统对共焦显微系统聚焦光斑激发样品产生的拉曼光谱进行探测，利用质谱探测系统对共焦显微系统聚焦光斑解吸电离样品而产生的带电分子、原子等进行微区质谱成像，利用激光诱导击穿光谱探测系统对共焦显微系统聚焦光斑解吸电离样品而产生的等离子体发射光谱进行探测，然后再通过探测数据信息的融合与比对分析实现被测样品微区高空间分辨和高灵敏形态与组分的成像与探测，包括以下步骤：

步骤一、使平行光束(1)通过环形光发生系统(3)后整形为环形光束(4)，该环形光束(4)再沿光输出方向透过分光镜(5)、经中孔分色器(6)反射进入位于光轴折反方向的中孔测量物镜(7)并聚焦到被测样品(8)上；

步骤二、计算机(10)控制由中孔测量物镜(7)、与中孔测量物镜(7)同轴放置的轴向物镜扫描器(11)、中孔分光器(6)、中孔分光器(6)反射方向的分光镜(5)、位于分光镜(5)反射光方向的二向色分光器(36)，二向色分光器(36)反射方向的集光透镜(12)和集光透镜(12)焦点处的光强探测器(2)构成的激光共焦探测系统通过轴向物镜扫描器(11)对被测样品(8)进行轴向扫描测得共焦轴向强度曲线(15)；

步骤三、将共焦轴向强度曲线(15)沿z向平移s后得到移位共焦轴向强度曲线(16)，然后将移位共焦轴向强度曲线(16)与共焦轴向强度曲线(15)相减处理得到错位相减共焦曲线(17)，利用错位相减共焦曲线(17)可以精确定位被测样品(8)该点轴向高度信息；

步骤四、将错位相减共焦曲线(17)的零点位置z_A减去平移值s/2得(z_A-s/2)，计算机(10)依据(z_A-s/2)值控制轴向物镜扫描器(11)使中孔测量物镜(7)的聚焦光斑聚焦到被测样品(8)上；

步骤五、利用由中孔测量物镜(7)、与中孔测量物镜(7)同轴放置的轴向物镜扫描器(11)、中孔分光器(6)、中孔分光器(6)反射方向的分光镜(5)、位于分光镜(5)反射光方向二向色分光器(36)，二向性分光器(36)透射方向的拉曼光谱收集透镜(37)和拉曼光谱收集透镜(37)焦点处的拉曼光谱探测系统(38)构成的拉曼光谱探测系统对中孔测量物镜(7)聚焦到被测样品(8)的微区进行拉曼光谱探测，测得对应聚焦光斑区域的样品化学键及分子结构信息；

步骤六、改变平行光束(1)照明模式，激发被测样品(8)的微区解吸电离产生等离子体羽(9)；

步骤七、利用电离样品吸管(18)将聚焦光斑解吸电离被测样品(8)产生的等离子体羽(9)中的分子、原子和离子吸入质谱探测系统(19)中进行质谱成像，测得对应聚焦光斑区域的质谱信息；

步骤八、利用激光诱导击穿光谱探测系统(31)对经中孔分光器(6)透射、中孔反射镜(29)反射和激光诱导击穿光谱收集透镜(30)收集的激光诱导击穿光谱(32)对中孔测量物镜(7)聚焦到被测样品(8)的微区进行激光诱导击穿光谱探测，测得对应聚焦光斑区域的样品元素组成信息；

步骤九、计算机(10)将激光共焦探测系统测得的激光聚焦光斑位置样品高度信息、激光拉曼光谱探测系统(38)探测的激光聚焦微区的拉曼光谱(39)、激光诱导击穿光谱探测系统(31)探测的激光聚焦微区的激光诱导击穿光谱(32)、质谱探测系统(19)探测的激光聚焦微区的质谱信息进行融合处理，继而得到聚焦光斑微区的高度、光谱和质谱信息；

步骤十、计算机(10)控制二维工作台(20)使中孔测量物镜(7)对准被测样品(8)的下一个待测区域，然后按步骤二～九步骤九进行操作，得到下一个待测聚焦区域的高度、光谱和质谱信息；

步骤十一、重复步骤十直到被测样品(8)上的所有待测点均被测到，然后利用计算机(10)进行处理即可得到被测样品(8)形态信息和完整组分信息。

2.根据权利要求1所述的一种激光共焦LIBS、拉曼光谱与质谱成像方法，其特征在于：包括步骤一为使平行光束(1)通过沿光轴方向放置的矢量光束发生系统(21)、分光镜(5)和光瞳滤波器(22)后整形为环形光束(23)，该环形光束(23)再经中孔分色器(6)反射进入中孔测量物镜(7)并聚焦到被测样品(8)上。