[发明专利]激光差动共焦图谱显微成像方法与装置

摘要

本发明属于光学显微成像及光谱测量技术领域，涉及一种高空间分辨激光差动共焦图谱成像方法与装置。本发明的核心思想是融合差动共焦探测和光谱探测技术，并利用二向色分光系统(13)对瑞利光和拉曼散射光进行无损分离，其中，拉曼散射光进行光谱探测，瑞利光进行几何位置探测，利用差动共焦曲线(43)过零点与焦点位置精确对应这一特性，通过过零点触发来精确捕获激发光斑焦点位置的光谱信息，实现高空间分辨的光谱探测，构成一种可实现样品微区高空间分辨光谱探测的方法和装置。本发明具有定位准确，高空间分辨，光谱探测灵敏度高和测量聚焦光斑尺寸可控等优点，在生物医学、法庭取证等领域有广泛的应用前景。

主权项

激光差动共焦图谱显微成像方法，其特征在于：a)通过激发光束产生系统(1)产生激发光，经过第一分光系统(8)、物镜(10)后，聚焦在被测样品(11)上，并激发出瑞利光和载有被测样品(11)光谱特性的拉曼散射光，激发出的拉曼散射光和瑞利光被系统收集回光路中，经过物镜(10)后被第一分光系统(8)反射至二向色分光系统(13)，经二向色分光系统(13)分光后，拉曼散射光和瑞利光相互分离，瑞利光被反射进入差动共焦探测系统(14)，拉曼散射光透射进入光谱探测系统(22)，利用差动共焦曲线(43)过零点与焦点位置精确对应这一特性，通过零点触发来精确捕获激发光斑焦点位置的光谱信息，实现高空间分辨的光谱探测；b)只对接收到的瑞利光信号进行差动相减处理时，系统可以进行高空间分辨的三维尺度层析成像；只对接收到的拉曼散射光的光谱信号进行处理时，系统可以进行光谱探测；同时对接收到的瑞利光和拉曼散射光的信号进行处理时，系统可以进行高空间分辨的微区图谱层析成像，即被测样品几何位置信息和光谱信息的高空间分辨的“图谱合一”；c)差动共焦曲线(43)过零点处精确对应物镜(10)的焦点O，测量过程中可以实时对被测样品(11)进行精确跟踪定焦，保证被测样品(11)在整个测量过程中始终处于焦点位置，抑制环境温度和振动等因素对光谱测量的影响，从而提高测量精度；d)差动共焦曲线(43)过零点处对应测量物镜(10)焦点O，此处聚焦光斑尺寸最小，探测的区域最小，线性区域BB'其他位置对应物镜(10)的离焦区域，在焦前或焦后BB'区域内的聚焦光斑尺寸随离焦量增大而增大，利用此特点，通过调整样品的z向离焦量，并根据实际测量精度需求来控制聚焦光斑的尺寸，实现对样品探测区域大小可控。