具有自动基准化的红外成像系统技术方案

公开了用于在无需移除正成像的样本的情况下在生成中红外(MIR)图像期间获得基准样本的方法和装置。可调谐MIR激光器生成汇聚到在第一方向上移动标本的标本级上的标本上的光束。光学组件包括：扫描组件，其具有聚焦透镜；以及镜，其相对于级在与第一方向不同的第二方向上移动，使得聚焦透镜在聚焦透镜与标本级之间保持固定距离。光检测器测量离开标本上的点的光的强度。控制器从所测量的强度形成图像。基准级定位为使得镜响应于命令在基准级上移动，使得控制器也可以进行基准测量。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
量子级联激光器提供可以用于分光计测量和图像的可调谐中红外(MIR)光源。很多兴趣化学成分具有跨越5至25微米之间的波长的光谱的MIR区域中受激励的分子振动。因此，测量样本上的各个位置处的MIR光的吸收可以提供关于样本的化学的有用信息作为样本上的方位的函数。
技术实现思路
本专利技术包括一种用于在无需移动正成像的样本的情况下在生成MIR图像期间获得基准样本的方法和装置。装置包括：可调谐MIR激光器，其生成汇聚到适用于承载待扫描的标本的标本级上所承载的标本的光束。级在第一方向上移动标本。光学组件将光束汇聚到标本上的点。光学组件包括扫描组件，其具有：聚焦透镜，其将光束汇聚到标本上的点；以及镜，其相对于级在第二方向上移动，使得聚焦透镜在聚焦透镜与标本级之间保持固定距离。第二方向与第一方向不同。第一光检测器测量离开标本上的点的第一光强度。控制器从第一强度形成MIR图像。基准级定位为使得镜响应于来自控制器的命令在基准级上移动，当镜处于基准状态上的预定位置上时，控制器生成基准样本测量。在本专利技术一方面中，第一方向实质上与第二方向正交。在本专利技术另一方面中，基准级响应于来自控制器的命令在第一方向上移动。在本专利技术另一方面中，基准级包括分辨率目标。在本专利技术另一方面中，基准级包括具有不同的镜面反射对漫反射的已知比率的多个样本。在本专利技术另一方面中，基准级包括具有不同反射率的多个样本。在本专利技术另一方面中，基准级包括具有匹配标本中的化合物的化学组分的化合物的样本。附图说明图1示出该专利申请中所讨论的类型的MIR成像系统的一个实施例。图2示出根据本专利技术的成像系统的另一实施例。具体实施方式现参照图1，图1示出该专利申请中所讨论的类型的MIR成像系统的一个实施例。成像系统10包括量子级联激光器11，其生成具有MIR中的窄波长带的准直光束18。在本专利技术一个方面中，量子级联激光器11是具有在控制器19的控制之下的可调谐波长的量子级联激光器。局部反射镜12将准直光束18划分为两个波束。光束18a导向到透镜15，透镜15将该波束聚焦到标本16上，标本16安装在可以相对于透镜15的焦点定位标本16的xy级17上。从标本16反射回去的光准直到具有透镜15的光圈所确定的直径的第二波束中，并且沿着与光束18a相同的路径返回到局部反射镜12。虽然第一和第二波束在图1中示出为具有同一截面，但应理解，第二波束可以具有与第一波束不同的截面。第二波束的部分透射通过局部反射镜12并且撞击在第一光检测器13上，如在18b处所示。光检测器13生成与波束18b中的光的强度有关的信号。控制器19通过使用xy级17相对于透镜15的焦点移动标本16计算图像作为标本16上的方位的函数。控制器19还使用接收量子级联激光器11通过局部反射镜12所生成的光的部分的第二光检测器14监控准直光束18中的光的波束强度。量子级联激光器11典型地是脉冲式源。光的强度随着脉冲可以显著变化，因此，通过将光检测器13所测量的强度除以光检测器14所测量的强度，图像的像素关于强度的变化受校正。此外，由于来自量子级联激光器11的光强度在各脉冲之间为零，因此控制器19仅加合在光检测器14的输出大于某预定阈值的这些时间期间来自光检测器13和14的强度的比率。由于各脉冲之间的测量仅贡献于通过不使用各脉冲之间的测量得以移除的噪声，因此本专利技术的此方面改进所得图像的信噪比。这种类型的成像系统可以受益于测量入射光的吸收作为波长的函数以在图像中的每个点处创建吸收谱。在吸收分光法中，样本受光照射，并且从样本反射的光的量受测量。处理对于多个光波长重复，以生成包括作为波长的函数的反射光的强度的谱。从样本反射的小部分到来光与样本所吸收的光的强度有关。吸收谱可以用于标识样本中的化学化合物。因此，图像的每个像素包括作为波长的函数的吸收或反射谱的样本的图像在可视化样本中的不同化学化合物的分布方面是有用的。从标本反射的光取决于标本的表面的性质。通常，反射光是来自平坦平面(例如样本中的晶体的切面)的镜面反射光和从粗糙表面或颗粒反射的漫反射光的混合。镜面反射光所生成的谱与漫反射光所生成的谱不同。由于很多兴趣标本生成具有未知比率的两种类型的反射的复杂谱，因此关于作为样本上的位置的函数的样本的化学组分解释图像提出明显挑战。如果可以分离每种类型的反射对于标本中的每个点处的所测量的谱的贡献，则可以显著减少这些挑战。可以通过在图像中的每个点处进行很多偏振测量分离镜面反射光与漫反射光。经受镜面反射的偏振光保持偏振。与之对比，漫反射偏振光去偏振。因此，可以借助线性偏振滤波器有选择地测量漫反射光。如果入射激光器光是线性偏振的，则镜面反射光将是线性或椭圆偏振的。椭圆偏振光可以由相对于标本固定的坐标系统上所测量的彼此正交的两个线性偏振表征。线性偏振滤波器阻挡具有与滤波器上定义的偏振轴正交的偏振的方向的线性偏振光。如果光束随与该轴平行的方向线性偏振，则所有光穿过滤波器。如果光束沿着与该轴正交的方向线性偏振，则所有光受阻挡。通常，如果光沿着相对于偏振轴处于(的角度的轴线性偏振，则光可以看作具有与偏振器轴平行的分量以及与偏振器轴正交的分量。平行分量穿过滤波器，正交分量受滤波器阻挡。因此，对于相对于样本上的坐标系统具有线性偏振分量Is和Id的椭圆偏振波束，每个分量中的光的部分将穿过滤波器。光的量取决于滤波器上的偏振轴与每个线性偏振分量的偏振之间的角度。通过以偏振轴与样本上的坐标系统之间的不同的相对角度进行很多测量，可以测量漫射和镜面光强度Id、Is和Ip的不同组合。可以组合这些测量，以获得漫射和镜面分量。通常，所有形式的MIR分光法需要收集基准(背景)，以生成定量透射率、吸收率或反射率数据。典型地，背景值提供已知响应。在透射率的情况下，使用具有带有已知透射率的基准样本的样本。相似地，在基于反射的成像中使用具有已知反射率的样本。测量然后对于基准样本正常化。用于获取基准的实际基质可以取决于应用的类型变化。获取参数或设置(即物镜、孔径、衰减器)方面的多数改变要求获取新的基准。这可能是耗时的处理，使得用户气馁于改变获取参数。因此，用户一般避免获取新的基准，这样带来欠优化扫描结果。现有MIR谱法需要用户交互以发起并且执行基准的获取。这样可能带来各种问题，因为其依赖于用户正确地并且以规则间隔执行基准。该处理可能是乏味的，因为其可能需要移除待分析的样本，并且因此，用户倾向于比它们应该的更不频繁地进行基准化。其它系统要求用户在每次采样之前取得基准，并且迫使用户进入预定过程以完成处理。此外，通过干燥空气或液氮清洗很多红外谱仪。这样减少谱仪内部的环境的改变，并且因此减少需要新的基准的频率。然而，这些清洗系统可能对于安装并且维护是昂贵的。此外，改变基准样本可能需要重复地清洗系统。相应地，提供不需要每次进行基准测量就由基准样本替换样本的基准化方案将是有利的。如果样本待在很大区域上以高分辨率成像，则在一个波长和偏振处完成扫描所需的时间可能很长。相应地，提供周期性基准扫描有利于确定系统在扫描处理期间正在正确地运作。基准样本可以包括具有不同的镜面和漫反射率的样本。基准样本可以还包括用于测试扫描系统的几何分辨率的特定形状。最后，基准样本可以包括具有特定化学组分的样本，以用作背景减除样本，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：可调谐中红外(MIR)激光器，其生成光束；标本级，其适用于承载待扫描的标本，所述级在第一方向上移动所述标本；光学组件，其将所述光束汇聚到所述标本上的点，所述光学组件包括扫描组件，其具有：聚焦透镜，其将所述光束汇聚到所述标本上的点；以及镜，其相对于所述级在第二方向上移动，使得所述聚焦透镜在所述聚焦透镜与所述标本级之间保持固定距离，所述第一方向与所述第二方向不同。第一光检测器，其测量离开所述标本上的所述点的第一光强度；控制器，其从所述第一光强度形成MIR图像；以及基准级，其定位为使得所述镜响应于来自所述控制器的命令在所述基准级上移动。

【技术特征摘要】
2015.06.30 US 14/788,5611.一种装置，包括：可调谐中红外(MIR)激光器，其生成光束；标本级，其适用于承载待扫描的标本，所述级在第一方向上移动所述标本；光学组件，其将所述光束汇聚到所述标本上的点，所述光学组件包括扫描组件，其具有：聚焦透镜，其将所述光束汇聚到所述标本上的点；以及镜，其相对于所述级在第二方向上移动，使得所述聚焦透镜在所述聚焦透镜与所述标本级之间保持固定距离，所述第一方向与所述第二方向不同。第一光检测器，其测量离开所述标本上的所述点的第一光强度；控制器，其从所述第一光强度形成MIR图像；以及基准级，其定位为使得所述镜响应于来自所述控制器的命令在所述基准级上移动。2.一种用于在扫描标本期间获得基准样本的方法，所述方法包括：提供生成光束的可调谐中红外(MIR)激光器；在适用于在第一方向上移动所述标本的标本级上安装所述标本；使用光学组件将所述光束汇聚到所述标本上的点，所述光学组件包括扫描组件，其具有：聚焦透镜，其将所述光束汇聚到所述标本上的点；以及镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·格特勒，A·克莱泽斯基，R·P·特拉，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US