[发明专利]时空分辨光谱成像系统

权利要求书

1.时空分辨光谱成像系统，其特征在于，包括脉冲激光光源系统、显微镜系统、成像模块和图像处理模块；

所述脉冲激光光源系统发射波长在λ₁和λ₂之间交替变化的脉冲激光光束；

所述显微镜系统和成像模块设置在脉冲激光光源系统的输出光路上；

所述图像处理模块提取成像模块获得的图片，通过对图片散射光强度进行运算处理，获得目标样品的局部表面等离子体共振波长，实现时空分辨光谱成像；

所述激光光源系统包括波长为λ₁的第一入射光源、波长为λ₂的第二入射光源和二向色镜，所述第一入射光源的入射光经二向色镜反射与透过二向色镜的第二入射光源的入射光汇聚成一束波长在λ₁和λ₂之间交替变化的脉冲光束；

所述时空分辨光谱成像系统还包括波形发生器，所述波形发生器连接所述第一入射光源、第二入射光源和成像模块；所述波形发生器同时向第一入射光源、第二入射光源和成像模块输出三种不同触发信号；其中给第一入射光源、第二入射光源输出的触发信号为一对相位相反、频率同为f₁的方波信号，给成像模块输入的触发信号为频率为f₂的脉冲信号，所述f₂＝2f₁。

2.如权利要求1所述的时空分辨光谱成像系统，其特征在于，所述二向色镜与显微镜系统之间设置有偏振片。

3.如权利要求1所述的时空分辨光谱成像系统，其特征在于，所述第一入射光源和第二入射光源的入射角度可独立调节。

4.如权利要求1所述的时空分辨光谱成像系统，其特征在于，所述显微镜系统为全内反射显微镜、透射式暗场显微镜、反射式暗场显微镜、光片显微镜、共聚焦显微镜、内窥镜中任意一种。

5.如权利要求1所述的时空分辨光谱成像系统，其特征在于，所述图像处理模块将成像模块获得的图片序列拆分成序列1和序列2，所述序列1由目标样品对波长为λ₁的光源的散射照片组成，所述序列2由目标样品对波长为λ₂的光源的散射照片组成；

所述序列1和序列2的照片通过以下关系式运算生成序列3的照片：

其中

I₁表示序列1的照片每个像素点的强度值，

I₂表示序列2的照片每个像素点的强度值，

I₃表示序列3的照片每个像素点的强度值，即为目标纳米颗粒的局部表面等离子体共振散射波长；

B＝(λ₁+λ₂)/2，

A＝-C₀/k，所述C₀为当目标样品局部表面等离子体共振散射波长＝B时的散射截面，所述k为目标样品局部表面等离子体共振散射波长在λ₁和λ₂之间时，其在λ₁或λ₂处的散射截面随着局部表面等离子体共振散射波长变化曲线斜率的绝对值。

6.如权利要求1所述的时空分辨光谱成像系统，其特征在于，所述λ₁、λ₂选自300nm至2000nm中任意一个值。

7.如权利要求1所述的时空分辨光谱成像系统，其特征在于，所述f₁选自0.01Hz到100MHz中任意一个值。

8.如权利要求1-7任一项所述的时空分辨光谱成像系统用于检测包括具有局部表面等离子体共振散射性能的纳米颗粒的目标样品。