[发明专利]高空间分辨激光差动共焦光谱‑质谱显微成像方法与装置

摘要

本发明一种高空间分辨激光差动共焦光谱‑质谱显微成像方法与装置，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。本发明将差动共焦成像技术、质谱成像技术和光谱探测技术相结合，利用高空间分辨差动共焦系统的聚焦光斑对样品进行轴向定焦与成像，利用质谱系统对高空间分辨差动共焦系统聚焦光斑解吸电离样品而产生的带电分子、原子等进行微区质谱成像，利用光谱探测系统对高空间分辨差动共焦系统聚焦光斑解吸电离样品而产生的等离子体的发射光谱信息进行光谱成像，再通过探测数据融合处理来实现样品微区高分辨形态与组分探测。本发明克服了现有共焦成像技术无法抑制焦面杂散光干扰的缺陷，为质谱高分辨成像提供一个新的有效技术途径。

主权项

一种高空间分辨激光差动共焦光谱‑质谱显微成像方法，其特征在于：利用高空间分辨激光差动共焦显微系统的聚焦光斑对样品进行轴向定焦与成像，利用质谱探测系统对激光差动共焦显微系统聚焦光斑解吸电离样品而产生的带电分子、原子等进行微区质谱成像，利用光谱探测系统对激光差动共焦显微系统聚焦光斑解吸电离试样而产生的等离子体发射光谱进行探测，然后再通过探测数据信息的融合与比对分析继而实现被测样品微区高空间分辨和高灵敏形态与组分的同时成像与探测，包括以下步骤：步骤一、使平行光束(1)通过环形光发生系统(3)后整形为环形光束(4)，该环形光束(4)再沿光输出方向依次经分光镜(5)、中孔分色器(6)反射进入位于光轴折反方向的中孔测量物镜(7)并聚焦到被测样品(8)上解吸电离产生等离子体羽(9)；步骤二、使计算机(10)控制由中孔测量物镜(7)、与中孔测量物镜(7)同轴放置的轴向物镜扫描器(11)、中孔分色器(6)、分光镜(5)和位于分光镜(5)反射光方向的差动共焦光强探测器(2)构成的激光差动共焦探测系统通过轴向物镜扫描器(11)对被测样品(8)进行轴向扫描测得第一共焦轴向强度曲线(15)和第二共焦轴向强度曲线(16)；步骤三、将第二共焦轴向强度曲线(16)和第一共焦轴向强度曲线(15)差动相减得到差动共焦轴向强度曲线(17)；步骤四、计算机(10)依据差动共焦轴向强度曲线(17)的零点位置zA值控制轴向物镜扫描器(11)使中孔测量物镜(7)的聚焦光斑聚焦到被测样品(8)上；步骤五、利用电离样品吸管(18)将聚焦光斑解吸电离被测样品(8)产生的等离子体羽(9)中的分子、原子和离子吸入质谱探测系统(19)中进行质谱成像，测得对应聚焦光斑区域的质谱信息；步骤六、利用由中孔测量物镜(7)、轴向物镜扫描器(11)、中孔分色器(6)、分光镜(5)和位于分光镜(5)反射光方向的差动共焦光强探测器(2)构成的激光差动共焦探测系统对中孔测量物镜(7)聚焦到被测样品(8)的微区进行成像，测得对应聚焦光斑区域的形态信息；步骤七、利用光谱探测系统(31)对经中孔分色器(6)透射、中孔反射镜(29)反射和光谱收集透镜(30)收集的激光诱导击穿光谱(32)进行探测，测得对应聚焦光斑区域的组分信息；步骤八、计算机(10)将激光差动共焦探测系统测得的激光聚焦微区形态信息、光谱探测系统(31)同时探测的激光聚焦微区的激光诱导击穿光谱(32)、质谱探测系统(19)同时探测的激光聚焦微区的质谱信息进行融合处理，继而得到聚焦光斑微区的形态、光谱和质谱信息；步骤九、计算机(10)控制二维工作台(20)使中孔测量物镜(7)对准被测样品(8)的下一个待测区域，然后按步骤二～步骤八进行操作，得到下一个待测聚焦区域的形态、光谱和质谱信息；步骤十、重复步骤九直到被测样品(8)上的所有待测点均被测到，然后利用计算机(10)进行处理即可得到被测样品(8)形态、光谱和质谱信息。