[发明专利]一种适用于低温强磁场环境下的显微光谱成像测试样品杆及其测试方法

权利要求书

1.一种适用于低温强磁场环境下的显微光谱成像测试样品杆，其特征在于，包括连接杆(3)、转接腔(2)、相机(4)、照明光源(5)和光学模块(1)；

所述的连接杆(3)为中空结构，连接杆一端连接三维位移台(301)，所述的三维位移台(301)中位于连接杆内部的侧面上固定有样品台(302)，连接杆(3)另一端通过转接腔(2)与光学模块(1)连接；所述连接杆(3)的内部还安装有显微物镜(303)，显微物镜的物方朝向样品台一侧；

所述的光学模块(1)包括盒体(101)、第二分束镜(102)、第二反射镜(103)、以及固定在盒体内的第一准直镜(104)、第一反射镜(105)、第一分束镜(106)和第一透镜(107)；所述的第一透镜(107)的入射光轴与第一分束镜(106)的激光光束入射光轴呈90度分布；所述的第二分束镜(102)同轴安装在显微物镜(303)的像方一侧，第二分束镜(102)的分束面与连接杆(3)中轴呈45度分布；所述的第二反射镜(103)固定在连接杆(3)的内侧面上；

所述的第一准直镜(104)位于光学模块(1)的激光光束入口处，激光光束经第一准直镜(104)入射至光学模块(1)内，经第一反射镜(105)反射后沿连接杆中轴方向传输，依次穿过第一分束镜(106)、第二分束镜(102)后垂直入射至显微物镜(303)，最终经显微物镜聚焦入射到样品上激发样品发光；由照明光源(5)发出的照明光束进入连接杆后沿内侧面传输，依次经第二反射镜(103)、第二分束镜(102)反射后垂直入射至显微物镜(303)，最终经显微物镜聚焦入射到样品上；由样品发出的光信号被显微物镜收集，同时携带了显微成像信息和光谱信息，依次经过显微物镜(303)、第二分束镜(102)和第一分束镜(106)后一分为二，其中一束光垂直穿过第一分束镜(106)后从光学模块(1)出射，另一束光经第一透镜(107)成像后在相机(4)中显示。

2.根据权利要求1所述的一种适用于低温强磁场环境下的显微光谱成像测试样品杆，其特征在于，所述第二反射镜的照明光束入射光轴与连接杆的中轴平行。

3.根据权利要求1所述的一种适用于低温强磁场环境下的显微光谱成像测试样品杆，其特征在于，所述的转接腔(2)上开设有照明光源接入口和电学接口，照明光源(5)发出的照明光束通过照明光源接入口引入到连接杆内部；三维位移台的控制线穿过电学接口与三维位移台连接。

4.根据权利要求1所述的一种适用于低温强磁场环境下的显微光谱成像测试样品杆，其特征在于，所述的连接杆通过法兰接口与转接腔相连。

5.根据权利要求1所述的一种适用于低温强磁场环境下的显微光谱成像测试样品杆，其特征在于，所述的转接腔与光学模块的连接处设有带透明窗口的连接板，所述的连接板和转接腔密封连接。

6.根据权利要求1所述的一种适用于低温强磁场环境下的显微光谱成像测试样品杆，其特征在于，所述的显微物镜通过可调节固定件安装在连接杆的内部，所述的可调节固定件能够沿着连接杆的中轴方向移动。

7.一种基于权利要求1所述的适用于低温强磁场环境下的显微光谱成像测试样品杆的测试方法，其特征在于，包括：

将样品杆伸入到低温强磁场的测试腔内，通过法兰接口(201)与测试腔密封，将测试腔内部抽真空；

从照明光源(5)发出的照明光束进入连接杆后沿内侧面传输，依次经第二反射镜(103)、第二分束镜(102)反射后垂直入射至显微物镜(303)，最终经显微物镜聚焦入射到样品上，对待测样品进行照明；被照亮的样品表面经过显微物镜进行显微成像，随后显微成像信号穿过第二分束镜(102)后被第一分束镜(106)反射，经第一透镜(107)成像后在相机(4)的成像芯片上显示图像，实时观察样品状态，并根据观察到的样品状态控制三维位移台(301)调整样品的位置，实现样品的聚焦与移动；

从激光器发射的激光光束经多模光纤(6)传输至光学模块(1)的激光光束入口处，经第一准直镜(104)准直后进入光学模块(1)；然后依次经第一反射镜(105)、第一分束镜(106)和第二分束镜(102)后垂直入射至显微物镜(303)，最终经显微物镜聚焦入射到样品上激发样品发光，产生荧光和拉曼光信号；

荧光和拉曼光信号被显微物镜(303)收集后原路返回，经第一准直镜(104)准直后耦合至多模光纤(6)并回传至另一端出射，经过整形滤波处理后进入到光谱仪中进行分析。