[发明专利]后置分光瞳激光共焦LIBS光谱显微成像方法与装置

摘要

本发明公开的后置分光瞳激光共焦LIBS光谱显微成像方法与装置，属于共焦显微成像和光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激光诱导击穿光谱探测技术结合，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激光诱导击穿光谱进行微区光谱探测，利用LIBS光谱探测和后置分光瞳共焦探测结构融合实现样品微区完整组分信息与形态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。

主权项

1.后置分光瞳激光共焦LIBS光谱显微成像方法，其特征在于：利用高空间分辨共焦显微系统的聚焦光斑对被测样品(8)进行轴向定焦与成像，利用激光诱导击穿光谱探测系统对后置分光瞳激光共焦显微系统聚焦光斑解吸电离被测样品(8)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(8)微区高空间分辨和高灵敏形貌、组分的成像与探测，包括以下步骤：步骤一、光源系统(1)经过准直透镜(2)准直为平行光束(3)，平行光束(3)通过压缩聚焦光斑系统(4)、经分光棱镜透射(5)、二向色镜A(6)反射并由测量物镜(7)聚焦到被测样品(8)上；步骤二、使计算机(30)控制精密三维工作台(10)带动被测样品(8)沿测量面法线方向在测量物镜(7)焦点附近上下移动，经被测样品(8)反射光线经过二向色镜A(6)反射形成返回光束(23)、返回光束(23)经过分光棱镜(5)反射后，经后置光瞳中的收集光瞳、探测物镜(13)、中继放大透镜(15)，汇聚透过针孔(16)后被光强探测器(17)接收，经过光强信号处理器得到后置分光瞳激光共焦轴向强度曲线(20)：步骤三、利用后置分光瞳激光共焦轴向强度曲线(20)能够精确定位被测样品(8)该点轴向高度信息；步骤四、计算机(30)依据后置分光瞳激光共焦轴向强度曲线(20)的“极值点”位置控制精密三维工作台(10)带动被测样品(8)沿测量面法线方向运动，使测量物镜(7)的聚焦光斑聚焦到被测样品(8)上；步骤五、改变平行光束(3)照明模式，激发被测样品(8)的微区解吸电离产生等离子体羽(9)；步骤六、利用LIBS光谱探测系统(25)的LIBS光谱探测器(27)对经二向色镜A(6)透射和LIBS耦合透镜(26)收集的激光诱导击穿光谱信号光束(21)进行探测，测得对应聚焦光斑区域的样品(8)元素组成信息；步骤七、计算机(30)将后置分光瞳分光瞳激光共焦探测系统(14)测得的激光聚焦光斑位置样品高度信息、LIBS光谱探测系统(25)探测的激光聚焦微区的LIBS光谱信息进行融合处理，继而得到聚焦光斑微区的高度和光谱信息；步骤八、计算机(30)控制精密三维工作台(10)使测量物镜(7)焦点对准被测样品(8)的下一个待测区域，然后按步骤二～步骤七进行操作，得到下一个待测聚焦区域的高度和光谱信息；步骤九、重复步骤八直到被测样品(8)上的所有待测点均被测到，然后利用计算机(30)进行处理即得到被测样品(8)形貌信息和完整组分信息。