[发明专利]后置分光瞳激光共焦拉曼光谱-质谱显微成像方法与装置

说明书

本发明公开的后置分光瞳激光共焦拉曼光谱‑质谱显微成像方法与装置，属于共焦显微成像、光谱成像及质谱成像测量技术领域。本发明将后置分光瞳激光共焦显微成像技术与光谱、质谱探测技术结合，利用经超分辨技术处理的后置分光瞳共焦显微镜的微小聚焦光斑对样品进行高空间分辨形态成像，利用光谱探测系统对聚焦光斑激发拉曼光谱进行微区光谱探测，利用质谱探测系统对样品微区带电分子、原子等进行质谱探测，利用激光多谱探测的优势互补和结构融合实现样品微区完整组分信息与形貌参数的高空间分辨和高灵敏成像与探测。本发明可为生物医学、材料科学等领域物质组分及形态成像探测提供一条全新的有效技术途径。

技术领域

本发明属于共焦显微成像技术、光谱成像技术和质谱成像技术领域，将后置分光瞳激光共焦显微成像技术、拉曼光谱成像技术与质谱成像技术相结合，涉及一种后置分光瞳激光共焦拉曼光谱-质谱显微成像方法与装置，在生物医学、材料科学、物理化学、矿产、微纳制造等领域有广泛的应用前景。

背景技术

质谱仪(Mass Spectrometry)是将样品中的组分发生电离，使生成的不同荷质比的带电原子、分子或分子碎片在电场和磁场的作用下分别聚焦而得到按质荷比大小顺序排列的图谱仪器。质谱成像是对样品二维区域内多个微小区域分别进行质谱分析来检测特定质荷比(m/z)物质的分布。

自上世纪80年代中期基质辅助激光解吸电离这种高灵敏度和高质量检测范围生物质谱成像技术的出现，开拓了质谱学一个崭新的领域-生物质谱，促使质谱技术应用范围扩展到生命科学研究的众多领域，特别是质谱在蛋白质、核酸、糖蛋白分析等方面的应用，不仅为生命科学研究提供了新手段，而且也促进了质谱技术自身的发展。

但现有基质辅助激光解吸电离质谱仪存在以下突出问题：

1)由于利用简单的激光聚焦来解吸电离样品，因而其仍存在激光聚焦光斑大、质谱探测空间分辨力不高等问题；

2)无法对分子结构和化学键等进行探测，其结果制约了样品组分信息的准确完整获取；

3)质谱成像所需时间长，激光质谱仪聚焦光斑轴向位置相对被测样品常发生漂移问题。

而矿产、空间物质以及生物样品的“微区”形貌和完整组分信息的准确获取对于科学研究和生产检测都具有极其重要的意义。事实上，如何高灵敏地探测微区成分信息是目前矿产分析、生化检测等领域亟待研究的重要技术问题。

拉曼光谱技术通过测量样品散射光谱可获取样品的分子结构和化学键信息，将拉曼光谱技术相结合与质谱探测技术结合可以实现优势互补和结构功能融合，利用激光质谱和拉曼光谱融合技术实现样品完整组分信息探测。

后置分光瞳激光共焦技术利用照明与探测光路非共路结构进行探测，不仅显著提高了光路的轴向分辨力和定焦精度，实现样品形貌的高分辨成像探测，而且可以有效抑制背向散射干扰，提高光谱探测信噪比。

基于此，本发明提出一种后置分光瞳激光共焦拉曼光谱-质谱显微成像方法与装置，其创新在于：首次将具有高空间分辨能力的后置分光瞳激光共焦显微技术与拉曼光谱技术和质谱探测技术相融合，可实现被测样品微区高空间分辨和高灵敏形貌、组分的成像与探测。

本发明一种后置分光瞳激光共焦拉曼光谱-质谱显微成像方法与装置可为生物医学、材料科学、物理化学、矿产、微纳制造等领域的形貌、组分成像探测提供一个全新的有效技术途径。

发明内容

本发明的目的是为了提高质谱成像的空间分辨能力、抑制成像过程中聚焦光斑相对样品的漂移，提出一种后置分光瞳激光共焦拉曼光谱-质谱显微成像方法与装置，以期同时获得被测对象微区形貌信息和组分信息。本发明的目的是通过下述技术方案实现的。