The present invention relates to a differential confocal Brillouin Raman spectral measurement method and device for post-splitting pupil laser, belonging to the technical field of microscopic spectral imaging. A differential confocal microscopic imaging system of spectroscopic pupil is constructed by using the abandoned Rayleigh scattering light in confocal Raman spectroscopy detection system to achieve high spatial resolution detection of the geometrical morphology of the sample, and various basic properties of the sample are obtained by detecting the abandoned Brillouin scattering light in the confocal Raman spectroscopy detection system to measure the elasticity, density and elasticity of the material. The focus position obtained by the Differential Confocal Laser Imaging System of Split Pupil can accurately acquire the spectral information at the focus of the sample, and then realize the high spatial resolution imaging and detection of the Differential Confocal Brillouin Raman Spectrum of Split Pupil by integrating the confocal Raman Spectrum Detection Technology with the confocal Brillouin Spectrum Detection Technology to realize the multi-parameter synthesis of the morphological properties of the sample. Combined measurement.
【技术实现步骤摘要】
后置分光瞳激光差动共焦布里渊-Raman光谱测试方法及装置
本专利技术涉及一种后置分光瞳激光差动共焦布里渊-Raman光谱测试方法及装置,属于显微光谱成像
将后置分光瞳激光差动共焦显微技术、拉曼光谱探测技术以及布里渊光谱探测技术有机结合,涉及一种“图谱合一”的后置分光瞳激光差动共焦布里渊-拉曼光谱测试方法及装置,可用于对各类样品微区机械形态性能多参数进行高空间分辨探测等。
技术介绍
光子与物质中的声子相互作用时会发生散射效应,其中频率不发生变化的散射称为弹性散射(瑞利散射),频率发生变化的散射称为非弹性散射(拉曼散射与布里渊散射),其中拉曼散射与布里渊散射分别是光子与光学声子相互作用以及光子与声学声子相互作用的结果。瑞利散射中光子与声子交换能量较小,频移变化小于10-5cm-1,布里渊散射中光子与声学声子交换能量较小,布里渊散射频移变化在0.01~2cm-1之间。而拉曼散射中光子与光学声子交换的能量大,拉曼散射频移在10~5000cm-1之间。拉曼(Raman)光谱是被测样品中的分子内部振动所引起的非弹性散射光谱,由于不同的样品对应不同的拉曼特征谱峰,因此拉曼光谱又称为“分子指纹谱”。通过测量拉曼光谱,对光谱的频移、强度、谱宽以及比值进行解耦,进而获得样品的组成成分、应力、应变、温度以及结构缺陷等信息。布里渊光谱是被测样品中的分子热振动所引起的非弹性散射光谱,通过对布里渊光谱进行测量,可对凝聚态物质中的声子、自旋波等多种元激发进行测量,进而分析样品的粘弹性、相变以及磁性等多种基本性质,进而对压电、磁弹、光弹等各种交叉效应进行监测。近年来,布里渊散射 ...
【技术保护点】
1.后置分光瞳激光差动共焦布里渊‑Raman光谱测试方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一、在收集物镜(19)光瞳面上放置收集光瞳(20);光源系统(1)出射的激发光束经过分光棱镜(2)与测量物镜(3)后,会聚在被测样品(4)上,激发出载有被测样品(4)微区特性参数信息的布里渊散射光与拉曼散射光,同时反射出瑞利散射光;拉曼散射光、布里渊散射光与瑞利散射光经过测量物镜(3)收集,经过分光棱镜(2)反射后,被二向色分光系统(6)分为两束;其中经过二向色分光系统(6)反射的瑞利散射光与布里渊散射光进入分光系统(12),经过分光系统(12)反射的瑞利散射光与布里渊散射光进入布里渊光谱探测系统(13)进行布里渊光谱探测;经过分光系统(12)透射的瑞利散射光与布里渊散射光进入后置分光瞳激光差动共焦探测系统(18),经过收集物镜(19)以及收集光瞳(20)后,被光强采集系统(21)进行焦斑分割探测,实现对被测样品(4)微区几何位置的探测;步骤一所述对被测样品(4)微区几何位置的探测的方法为:对光强采集系统(21)获取的聚焦光斑进行分割处理,分别得到探测区域A(22)与探测区域B(23)对应的光强信号 ...
【技术特征摘要】
1.后置分光瞳激光差动共焦布里渊-Raman光谱测试方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一、在收集物镜(19)光瞳面上放置收集光瞳(20);光源系统(1)出射的激发光束经过分光棱镜(2)与测量物镜(3)后,会聚在被测样品(4)上,激发出载有被测样品(4)微区特性参数信息的布里渊散射光与拉曼散射光,同时反射出瑞利散射光;拉曼散射光、布里渊散射光与瑞利散射光经过测量物镜(3)收集,经过分光棱镜(2)反射后,被二向色分光系统(6)分为两束;其中经过二向色分光系统(6)反射的瑞利散射光与布里渊散射光进入分光系统(12),经过分光系统(12)反射的瑞利散射光与布里渊散射光进入布里渊光谱探测系统(13)进行布里渊光谱探测;经过分光系统(12)透射的瑞利散射光与布里渊散射光进入后置分光瞳激光差动共焦探测系统(18),经过收集物镜(19)以及收集光瞳(20)后,被光强采集系统(21)进行焦斑分割探测,实现对被测样品(4)微区几何位置的探测;步骤一所述对被测样品(4)微区几何位置的探测的方法为:对光强采集系统(21)获取的聚焦光斑进行分割处理,分别得到探测区域A(22)与探测区域B(23)对应的光强信号,对两个信号进行差动相减处理,得到分光瞳差动共焦曲线(26);利用分光瞳差动共焦曲线(26)的“过零点”与测量物镜(3)焦点精确对应特性,通过“过零点”触发来精确捕获激发光斑焦点位置,进而实现高空间分辨的几何探测和空间定位;步骤二、与此同时,经过二向色分光系统(6)透射的拉曼散射光的光束进入到拉曼光谱探测系统(7)中;利用后置分光瞳激光差动共焦探测系统(18)得到的分光瞳差动共焦曲线(26)的“过零点”与测量物镜(3)焦点精确对应这一特性,通过“过零点”的位置精确捕获聚焦光斑处的光谱信息,进而实现对被测样品(4)微区高空间的精确光谱探测;步骤二所述对被测样品(4)微区高空间的光谱探测的方法为:通过对样品进行轴向扫描获取后置分光瞳激光差动共焦探测系统的差动共焦曲线(26),通过曲线的“过零点”对被测样品进行实时跟踪定焦;通过三维扫描系统(5)控制被测样品(4)的空间位置,确保在整个测量过程中被测样品(4)始终处于焦点处,以保证拉曼光谱探测系统(7)采集到的信息为焦点位置处的光谱信息,进而抑制长时间光谱测量所导致的系统漂移以及外界环境的影响,提高系统的测量精度以及空间分辨力;当后置分光瞳激光差动共焦探测系统(18)对接收到的瑞利光形成的光斑进行处理时,能够对被测样品(4)进行高空间分辨三维层析探测;当拉曼光谱探测系统(7)对接收到的拉曼散射光进行处理时,能够对被测样品(4)进行拉曼光谱探测;当布里渊光谱探测系统(13)对接收到的布里渊散射光进行处理时,能够对被测样品(4)进行布里渊光谱探测;当同时对后置分光瞳激光差动共焦探测系统(18)接收到的瑞利光形成的光斑、布里渊光谱探测系统(13)接收到的拉曼散射光以及拉曼光谱探测系统(7)接收到的布里渊散射光进行处理时,能够进行高空间分辨微区图谱层析成像,进而对被测样品(4)进行“图谱合一”的后置分光瞳激光差动共焦布里渊拉曼光谱高空间分辨成像与探测。2.根据权利要求1所述的后置分光瞳激光差动共焦布里渊-...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵维谦,吴寒旭,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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