[发明专利]分光瞳激光共焦CARS显微光谱测试方法及装置

摘要

本发明属于显微光谱成像探测技术领域，涉及一种分光瞳激光共焦CARS显微光谱测试方法及装置。本发明的核心思想是融合分光瞳激光共焦显微技术与CARS光谱探测技术，采用二向分光系统对瑞利光和CARS光进行无损分离，其中CARS光进行光谱探测，瑞利光进行几何定位。本发明利用分光瞳激光共焦曲线顶点与焦点位置精确对应这一特性，精确捕获和定位激发光斑焦点位置，实现高精度的几何探测和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。通过结合CARS显微技术，激发出的载有样品信息的拉曼散射光要远强于传统自发拉曼光，且激发时间短，为快速检测生物样品和化学材料提供可能。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，材料检测等领域有广泛的应用前景。

主权项

1.一种分光瞳激光共焦CARS显微光谱测试方法，其特征在于包括以下步骤：/na)在激光发射单元(1)中，由超连续谱脉冲激光器(3)发出超连续谱激光，经过带通滤光片(4)后通过第一二向色镜(5)与单波长激光器(2)发出的单波长激光耦合，形成混合光束；混合光束经过照明光瞳(7)与测量物镜(6)会聚在被测样品(9)上，激发出载有被测样品(9)光谱特性的CARS光，同时反射瑞利光；CARS光和瑞利光经过测量物镜(6)与收集光瞳(8)收集后，通过第二二向色镜(11)后分成两束，其中包含CARS光的光束进入光谱探测单元(17)，另一束包含瑞利光的光束进入共焦探测单元(18)；在光谱探测单元(17)中，包含CARS光的光束先经过带通滤光片(12)，滤除光束中的非CARS干扰光，然后通过第一会聚镜(13)会聚，由第一针孔(14)遮挡环境光，减小环境光干扰后再由第二会聚镜(15)会聚进入光谱仪(16)，获得CARS光谱信息；在分光瞳激光共焦探测单元中，包含瑞利光的光束经过第三会聚镜(19)会聚后，被光强采集系统(20)探测，获得分光瞳激光共焦强度信号I(x,y,z)；/nb)随着高精度三维平移台(10)的扫描，共焦信号强度随之改变，得到分光瞳激光共焦响应曲线，利用共焦响应曲线“最大值点”与测量显微物镜焦点位置精确对应的特性，通过“最大值点”来精确捕获激发光斑焦点位置后，再测量获得光谱信息I(x,y,λ)，从而实现高空间分辨的几何探测和光谱探测；/nc)当对接收CARS光的光谱探测单元获得的光谱信号进行处理时，系统能够进行光谱探测(x,y,λ)；当对接收瑞利光的分光瞳激光共焦探测单元获得的分光瞳激光共焦信号进行处理时，系统能够获得三维几何形貌(x,y,z)；当对分光瞳激光共焦信号和CARS信号同时处理时，系统能够进行高空间分辨的微区图谱层析成像(x,y,z,λ)，即实现对被测样品“图谱合一”的激光共焦CARS显微光谱高空间分辨成像与探测。/n