The invention discloses a post-splitting pupil differential confocal Raman spectroscopy mass spectrometry microscopic imaging method and device, which belongs to the technical field of confocal microscopic imaging, spectral imaging and mass spectrometry imaging measurement. The invention combines the post-splitting pupil laser differential confocal microscopy imaging technology with spectrum and mass spectrometry detection technology, uses the micro-focusing spot of post-splitting pupil differential confocal microscopy processed by super-resolution technology to perform high spatial resolution morphological imaging of the sample, uses mass spectrometry detection system to detect charged molecules, atoms, etc. in the sample micro-area, and uses spectrum detection system to detect the sample. Raman spectroscopy stimulated by focusing spot is used to detect micro-area spectroscopy. High spatial resolution and high sensitivity imaging and detection of complete component information and morphological parameters in sample micro-area are realized by using the advantages of complementary laser multi-spectral detection and structural fusion. The invention can provide a new and effective technical approach for morphological imaging and material composition detection in the fields of biomedicine, material science, mineral resources, micro-nano manufacturing, etc.
【技术实现步骤摘要】
后置分光瞳差动共焦拉曼光谱-质谱显微成像方法与装置
本专利技术属于共焦显微成像技术、光谱成像技术和质谱成像
,将后置分光瞳激光差动共焦显微成像技术、拉曼光谱成像技术与质谱成像技术相结合,涉及一种后置分光瞳激光差动共焦拉曼光谱-质谱显微成像方法与装置,在生物医学、材料科学、物理化学、矿产、微纳制造等领域有广泛的应用前景。
技术介绍
质谱仪(MassSpectrometry)是将样品中的组分发生电离,使生成的不同荷质比的带电原子、分子或分子碎片在电场和磁场的作用下分别聚焦而得到按质荷比大小顺序排列的图谱仪器。质谱成像是对样品二维区域内多个微小区域分别进行质谱分析来检测特定质荷比(m/z)物质的分布。自上世纪80年代中期基质辅助激光解吸电离这种高灵敏度和高质量检测范围生物质谱成像技术的出现,开拓了质谱学一个崭新的领域—生物质谱,促使质谱技术应用范围扩展到生命科学研究的众多领域,特别是质谱在蛋白质、核酸、糖蛋白分析等方面的应用,不仅为生命科学研究提供了新手段,而且也促进了质谱技术自身的发展。但现有基质辅助激光解吸电离质谱仪存在以下突出问题:1)由于利用简单的激光聚焦来解吸电离样品,因而其仍存在激光聚焦光斑大、质谱探测空间分辨力不高等问题;2)无法对分子结构和化学键等进行探测,其结果制约了样品组分信息的准确完整获取;3)质谱成像所需时间长,激光质谱仪聚焦光斑轴向位置相对被测样品常发生漂移问题。而矿产、空间物质以及生物样品的“微区”形貌和完整组分信息的准确获取对于科学研究和生产检测都具有极其重要的意义。事实上,如何高灵敏地探测微区成分信息是目前矿产分析、生化检测 ...
【技术保护点】
1.后置分光瞳差动共焦拉曼光谱‑质谱显微成像方法,其特征在于:利用高空间分辨后置激光差动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被测样品(8)而产生的带电分子、原子等进行微区质谱成像,利用拉曼光谱探测系统对后置分光瞳差动共焦显微系统聚焦光斑激发被测样品(8)而产生的散射光谱进行探测,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态与组分的成像与探测,包括以下步骤:步骤一、使平行光束(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(34)控制精密三维工作台(10)带动被测样品(8)沿测量面在测量物镜(7)焦点附近上下移动,经样品(8)反射的光线经过二向色镜A(6)反射得到返回光束(27)、返回光束(27)经过分光棱镜(5)反射后,经后置光瞳中的收集光瞳滤波后形成后置分光瞳测量光束(28)、后置分光瞳测量光束(28)经过探测物镜(13)、中继放大透镜(15)和位于中继放大透镜(15)后汇聚到二象限 ...
【技术特征摘要】
1.后置分光瞳差动共焦拉曼光谱-质谱显微成像方法,其特征在于:利用高空间分辨后置激光差动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被测样品(8)而产生的带电分子、原子等进行微区质谱成像,利用拉曼光谱探测系统对后置分光瞳差动共焦显微系统聚焦光斑激发被测样品(8)而产生的散射光谱进行探测,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态与组分的成像与探测,包括以下步骤:步骤一、使平行光束(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(34)控制精密三维工作台(10)带动被测样品(8)沿测量面在测量物镜(7)焦点附近上下移动,经样品(8)反射的光线经过二向色镜A(6)反射得到返回光束(27)、返回光束(27)经过分光棱镜(5)反射后,经后置光瞳中的收集光瞳滤波后形成后置分光瞳测量光束(28)、后置分光瞳测量光束(28)经过探测物镜(13)、中继放大透镜(15)和位于中继放大透镜(15)后汇聚到二象限探测器(16)上,关于中继放大透镜(15)光轴对称放置的第一探测象限(17)和第二探测象限(18)对放大艾里斑(19)进行分割探测,得到艾里斑第一微区(20)的强度特性曲线第一离轴共焦轴向强度曲线(22),艾里斑第二微区(22)的强度特性曲线第二离轴共焦轴向强度曲线(23);步骤三、将第一离轴共焦轴向强度曲线(22)和第二离轴共焦轴向强度曲线(23)相减处理得到后置分光瞳差动共焦轴向强度曲线(24),利用后置分光瞳差动共焦轴向强度曲线(24)精确定位被测样品(8)该点轴向高度信息;步骤四、计算机(34)依据后置分光瞳差动共焦轴向强度曲线(24)的零点位置控制三维工作台(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、利用拉曼光谱探测系统(29)的拉曼光谱探测器(31)对经二向色镜A(6)透射和拉曼耦合透镜(30)收集的拉曼光谱信号光束(25)进行探测,测得对应聚焦光斑区域的样品(8)元素组成信息;步骤六、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);步骤七、利用离子吸管(32)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、原子和离子吸入形成探测粒子(26),探测粒子(26)进入质谱探测系统中进行质谱成像,测得对应聚焦光斑区域的质谱信息;步骤八、计算机(34)将后置分光瞳差动共焦探测系统(14)测得的激光聚焦光斑位置样品高度信息、拉曼光谱探测系统(29)探测的激光聚焦微区的拉曼光谱信息、质谱探测系统(33)测得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高...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵维谦,邱丽荣,王允,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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