[发明专利]差动共焦分立荧光光谱及荧光寿命探测方法与装置

权利要求书

1.差动共焦分立荧光光谱及荧光寿命探测方法，其特征在于：

(a)通过第一分光镜将脉冲激光光源发出的脉冲激光和连续激光光源发出的连续激光进行合并，形成合成光束，所述脉冲激光和连续激光波长相同；所述合成光束经过扩束镜扩束后透过第二分光镜，由物镜会聚形成探测光束照射在待测样品上；定义垂直于所述探测光束光轴的两正交方向分别为x和y方向，沿探测光束光轴的方向为z方向；

(b)所述探测光束照射待测样品产生的后向散射光和从待测样品激发出来的荧光一起通过物镜收集后由所述第二分光镜反射；由第二分光镜反射的光束经过一号二向色分光镜后分成两路，一路为波长和探测光束波长相同的本征光束，另一路为波长不同于探测光束波长的荧光光束；所述本征光束进入差动共焦探测系统，所述荧光光束进入分立荧光光谱及荧光寿命探测系统；

(c)打开连续激光光源，沿x和y方向移动待测样品至横向扫描起始位置(x₁, y₁)，然后在该位置沿z方向扫描待测样品，利用差动共焦探测系统测得随扫描位置变化的差动共焦响应信号，进而根据差动共焦响应信号的零点精确确定探测光束聚焦在待测样品的表面位置；

(d)关闭连续激光光源，根据步骤(c)的测量结果移动待测样品，使得探测光束聚焦在待测样品表面，控制脉冲激光光源发出脉冲激光，由脉冲激光在待测样品表面上激发出荧光，通过分立荧光光谱及荧光寿命探测系统，探测得到不同波长下随时间变化的荧光光强信息；并对所述信息进行数据分析后得到不同波长下的荧光寿命；

(e)沿x和y方向扫描待测样品，重复上述步骤，在每一个扫描点(x_i, y_i)位置处利用差动共焦探测系统确定待测样品在该位置处的表面高度信息，并利用分立荧光光谱及荧光寿命探测系统测量从该位置处待测样品表面激发出来的荧光在不同波长下的荧光寿命；

(f)将得到的待测样品在每一个扫描点(x_i, y_i)位置的表面高度信息和对应的荧光寿命信息进行重构，同时得到被测样品的三维形貌轮廓及其表面各点在不同波长下的荧光寿命。

2.根据权利要求1所述的差动共焦分立荧光光谱及荧光寿命探测方法，其特征在于：差动共焦系统采集得到的差动共焦响应曲线的线性区域的零点处对应探测光束光斑精确聚焦在探测样品表面位置，此处聚焦光斑尺寸最小，探测区域最小；差动共焦系统采集得到的差动共焦响应曲线的其他位置对应探测光束聚焦在偏离表面的位置处，差动共焦响应曲线的正负能够表征探测光束焦点偏离或靠近待测样品表面的方向；测量待测样品表面位置处不同波长下的荧光寿命时，根据差动共焦响应曲线控制探测光束在待测样品的表面光斑大小，进而根据实际测量需求控制聚焦光斑的尺寸，实现对样品探测区域大小的可控。