一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，主要包括：激光器，其发射短脉冲激光信号；照明光源，其发射可见光信号；折射反射光路，其中包过多个透射反射镜，以使所述激光器和照明光源发出的光信号均竖直向下传播；物镜，其位于所述折射反射光路的下方，竖直向下传播的光信号穿过所述物镜，照射在物镜下方的待检测物体上；移动机构，其移动所述光信号或移动所述待检测物体，使得所述光信号遍历所述待检测物体的所有部分。本实用新型专利技术将LIBS分析技术与激光扫描共聚焦技术有机结合，采用光谱显微成像技术实现对待测样品的逐点扫描，实现了一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统。

【技术实现步骤摘要】
一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统
本技术涉及一种显微光学成像技术，特别涉及一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统。
技术介绍
高分辨显微光学成像技术是人们从宏观转向微观，在细胞分子水平实时动态揭示生命的构成和调控机制，获得一系列原创性科学发现，实现生命科学与物理、化学等学科的全面交叉融合的重要手段。从最早的常规显微镜到现在的超级显微镜，如超分辨显微镜、双光子显微镜以及隧道扫描显微镜等，可以说每一项新成像技术的出现都具有里程碑式的意义。随着激光技术的出现，将光与物质相互作用应用于显微成像和材料分析，不但可以大大地提高光学显微技术的空间分辨率，更可以实现被测物组分和结构的检测，同时还可以进行三维成像。 目前报道的非线性光学成像技术如多光子荧光成像、二次谐波及三次谐波成像等，都出现了很好的应用实例。不过多光子荧光技术大多数情况需要注入荧光标记物，而二次谐波和三次谐波成像也由于其对被测物非线性性质的特殊要求，应用范围受到了极大影响。 激光诱导击穿光谱(LIBS)是目前公认的一种重要的新型分析技术。这种技术对被测样品的前期准备要求低，适用范围广，损伤小等特点。但传统LIBS需要使用相对复杂的光谱分析系统，测试数据量大，处理时间长；而且，其光谱分析系统的灵敏度一旦不足，需要依靠增加激发光的光强来提高等离子体信号强度，在增加待测物体损伤的同时，大大降低了空间分辨率。因此在显微成像方面，LIBS的应用有很大的局限性。 正因为LIBS技术的局限性，本技术结合LIBS分析技术与激光扫描共聚焦技术，实现了一种既可以获得外观图像又可以观察待测物体的元素分布的新型显微成像系统，该系统结构简单，便于操作。
技术实现思路
本技术针对上述局限性，将LIBS分析技术与激光扫描共聚焦技术有机结合，采用光谱显微成像技术实现对待测样品的逐点扫描，实现了一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统。该技术适用于生物医学分析、材料分析、土壤分析及大气分析等各个领域。 本技术的一个目的在于，提供一种叠加在激光扫描共聚焦显微镜基础上的元素分布扫描镜，以最大限度地降低成本。 本技术的另一个目的在于，提供一种光路简单的元素分布扫描镜，在探测到物体内元素分布的同时，还能够展示物体的表面影像，实现两者的结合。 为实现上述目的以及一些其它的目的，本技术通过以下技术方案实现: 一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，包括: 激光器I，其发射短脉冲激光信号； 照明光源12，其发射可见光信号； 折射反射光路，其中包括多个透射反射镜，以使所述激光器I和照明光源12发出的光信号均竖直向下传播； 物镜5，其位于所述折射反射光路的下方，竖直向下传播的光信号穿过所述物镜5，照射在物镜下方的待检测物体上； 移动机构，其移动所述光信号或移动所述待检测物体，使得所述光信号遍历所述待检测物体的所有部分； 其中，所述短脉冲激光信号激发所述待检测物体产生等离子体，且所述照明光源12的可见光信号经过所述待检测物体反射后返回通过物镜，并到达图像处理器8，得到待检测物体的外观图像；且所述激光器I的短脉冲激光信号经过所述待检测物体反射后返回通过物镜，并穿过中阶梯光栅14，生成分光光谱，通过凹面镜6汇聚后，到达光电探测器15，其通过探测分光光谱中的电磁波强度确定待检测物体的元素分布影像。 优选的是，一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，所述折射反射光路包括: 第一半透半反镜，其与水平方向呈45度角设置，所述激光器I发射的短脉冲激光信号沿水平方向入射所述第一半透半反镜，取其反射的竖直向下的短脉冲激光信号； 第二半透半反镜，其与水平方向呈135度角设置，第一半透半反镜反射的短脉冲激光信号透过第二半透半反镜继续竖直向下传播，且照明光源12从与所述激光器I相反的一侧沿水平方向入射所述第二半透半反镜，取其反射的竖直向下的可见光信号，照明光源12的入射点与所述短脉冲激光信号的穿透点相同； 由此，短脉冲激光信号和可见光信号均变成竖直向下传播的光信号。 优选的是，一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，所述折射反射光路还包括: 第三半透半反镜，其与水平方向呈45度角设置，竖直向下传播的光信号透过第三半透半反镜继续向下传播，且可见光信号在待检测物体上的反射光返回通过第三半透半反镜，取其反射光，而短脉冲激光信号在待检测物体上的反射光返回第三半透半反镜，取其透射光，以将照明光源12和激光器I的返回光路区分开。 优选的是，一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统， 所述移动机构为沿X，Y，Z三向移动的移动架，其设置在所述待检测物体的下方，带动所述待检测物体移动，以实现遍历。 优选的是，一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统， 所述移动机构为扫描振镜17，其设置在所述第三半透半反镜与物镜5之间，通过改变竖直向下传播的光信号的角度，以实现遍历。 优选的是，一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，还包括: 成像透镜9，其设置在照明光源的返回光路上，用于汇聚通过第三半透半反镜的可见光中的反射光； 图像处理器8，其设置在所述成像透镜9的焦距处，并将汇聚的可见光信号转化为电信号，对图像进行处理。 优选的是，一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，还包括: 信号放大器16，其与所述光电探测器通讯连接，用于放大电信号。 优选的是，一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，还包括: 计算机2，用于收集和分析信号放大器和图像处理器的电信号，进行显示和分析图像。 优选的是，一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，还包括: 步进电机7，其与所述计算机2线路连接，用于控制所述中阶梯光栅14的转动。 本技术公开的一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统的有益效果至少包括:将LIBS分析技术与激光扫描共聚焦技术有机结合，采用光谱显微成像技术实现对待测样品的逐点扫描，实现了一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统。 【附图说明】 图1为本技术一实施例所述的一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统示意图。 【具体实施方式】 下面结合实施例对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。 如附图1所示，本技术公开了一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，即既能够展示物体的外观影像，又能够反映出物体内各种元素的分布状况。例如对铁皮进行检测，在展示其细微影像的同时，还反应出该铁皮内包含内的铬元素、碳元素、氧化铁化合物等的含量及分布。所述显微成像系统包括: 激光器1，其发射出短脉冲激光信号。短脉冲激光打到待分析物质的某一位置处时，能够在该位置激发物体产生等离子体。而通过等离子对该短脉冲激光产生的反射光进行分光，得到反射光的光谱之后，又能够通过分析光谱而得到物质在被扫描位置处的元素成分。因此，只要让短脉冲激光逐行扫描待分析物质的所有位置，就能得到所有位置处的元素成分，将位置关系和相应的元素成分绘制成图表，就能够的得到待测物体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，其特征在于，包括：激光器(1)，其发射短脉冲激光信号；照明光源(12)，其发射可见光信号；折射反射光路，其中包括多个透射反射镜，以使所述激光器(1)和照明光源(12)发出的光信号均竖直向下传播；物镜(5)，其位于所述折射反射光路的下方，竖直向下传播的光信号穿过所述物镜(5)，照射在物镜下方的待检测物体上；移动机构，其移动所述光信号或移动所述待检测物体，使得所述光信号遍历所述待检测物体的所有部分；其中，所述短脉冲激光信号激发所述待检测物体产生等离子体，且所述照明光源(12)的可见光信号经过所述待检测物体反射后返回通过物镜，并到达图像处理器(8)，得到待检测物体的外观图像；且所述激光器(1)的短脉冲激光信号经过所述待检测物体反射后返回通过物镜，并穿过中阶梯光栅(14)，生成分光光谱，通过凹面镜(6)汇聚后，到达光电探测器(15)，其通过探测分光光谱中的电磁波强度确定待检测物体的元素分布影像。

【技术特征摘要】
1.一种同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，其特征在于，包括: 激光器(I)，其发射短脉冲激光信号； 照明光源(12)，其发射可见光信号； 折射反射光路，其中包括多个透射反射镜，以使所述激光器(I)和照明光源(12)发出的光信号均竖直向下传播； 物镜(5)，其位于所述折射反射光路的下方，竖直向下传播的光信号穿过所述物镜(5)，照射在物镜下方的待检测物体上； 移动机构，其移动所述光信号或移动所述待检测物体，使得所述光信号遍历所述待检测物体的所有部分； 其中，所述短脉冲激光信号激发所述待检测物体产生等离子体，且所述照明光源(12)的可见光信号经过所述待检测物体反射后返回通过物镜，并到达图像处理器(8)，得到待检测物体的外观图像；且所述激光器(I)的短脉冲激光信号经过所述待检测物体反射后返回通过物镜，并穿过中阶梯光栅(14)，生成分光光谱，通过凹面镜(6)汇聚后，到达光电探测器(15)，其通过探测分光光谱中的电磁波强度确定待检测物体的元素分布影像。2.如权利要求1所述的同时获得外观图像和元素分布影像的显微成像系统，其特征在于，所述折射反射光路包括: 第一半透半反镜，其与水平方向呈45度角设置，所述激光器(I)发射的短脉冲激光信号沿水平方向入射所述第一半透半反镜，取其反射的竖直向下的短脉冲激光信号； 第二半透半反镜，其与水平方向呈135度角设置，第一半透半反镜反射的短脉冲激光信号透过第二半透半反镜继续竖直向下传播，且照明光源(12)从与所述激光器(I)相反的一侧沿水平方向入射所述第二半透半反镜，取其反射的竖直向下的可见光信号，照明光源(12)的入射点与所述短脉冲激光信号的穿透点相同； 由此，短脉冲激光信号和可见光信号均变成竖直向下传播的光信号。3.如权利要求2所述的同时获得外观图像和元素分布影像...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜琛昱，张运海，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：新型
国别省市：江苏;32