分光瞳激光差动共焦CARS显微光谱测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于显微光谱成像探测技术领域，涉及一种分光瞳激光差动共焦CARS显微光谱测试方法及装置。本发明专利技术的核心思想是双激光器作为光源激发瑞利光和载有被测样品光谱特性的CARS光，利用二向色分光系统对瑞利光和CARS光进行无损分离，其中瑞利光进行几何探测与定位，CARS光进行光谱探测。本发明专利技术利用分光瞳激光差动共焦曲线过零点与焦点位置精确对应这一特性，精确捕获和定位激发光斑焦点位置，实现高精度的几何探测和高空间分辨的光谱探测，构成一种可实现样品微区高空间分辨光谱探测的方法和装置。通过结合CARS显微技术，激发出的载有样品信息的拉曼散射光的时间比传统自发拉曼效应要短，能快速无损对样品进行检测。本发明专利技术具有定位准确、高空间分辨、无损探测、光谱探测灵敏度高等优点，为微区光谱探测和几何测量提供了一种新的途径。

Pupil laser differential confocal CARS micro spectrum measuring method and device

The invention belongs to the field of micro spectral imaging detection technology, and relates to a pupil pupil laser differential confocal CARS micro spectrum measuring method and device. The core idea of the invention is a double laser as a light source and a light excited Rayleigh sample spectral characteristics of CARS light, using two to Rayleigh and CARS light - color separation optical system, wherein the Rayleigh light geometry detection and localization, CARS optical spectrum detection. The invention makes use of pupil laser differential confocal curve zero point and focus position accurately corresponding to this characteristic, accurate capture and positioning of the excitation beam focus position, Spectral Geometry detection of high precision and high spatial resolution detection, a micro sample can be achieved with high spatial resolution spectral detection method and device. By combining CARS microscopy, the Raman scattering light that contains the sample information is shorter than the traditional spontaneous Raman effect, and the sample can be rapidly and nondestructively detected. The invention has the advantages of accurate location, high spatial resolution, nondestructive detection, high sensitivity of spectral detection, etc., and provides a new approach for micro area spectrum detection and geometric measurement.

【技术实现步骤摘要】
分光瞳激光差动共焦CARS显微光谱测试方法及装置
本专利技术属于显微光谱成像
，涉及一种分光瞳激光差动共焦CARS显微光谱测试方法及装置，可用于快速检测各类样品的微区反斯托克斯散射(CARS)光谱，可实现高空间分辨成像与探测。技术背景光学显微镜在生物医学领域和材料科学领域被广泛应用，而随着现代科学的快速发展，对显微成像的要求也从结构成像转向功能成像。1990年，共焦拉曼光谱显微技术的成功应用，极大的提高了探索微小物体具体组织成分及形貌的可能。它将共焦显微技术和拉曼光谱技术相结合，具备共焦显微术的高分辨层析成像特征，又兼有无伤检测和光谱分析能力，已成为一种重要的材料结构测量与分析的技术手段，广泛应用于物理、化学、生物医学、材料科学、石油化工、食品、药物、刑侦等领域。传统的自发拉曼散射成像技术由于拉曼散射本身特性导致其发射信号极弱，即便用高强度的激光激发，要得到一副对比度好的光谱图像，依然需要很长的作用时间。这种长时间作用限制了拉曼显微技术在生物领域的应用。基于相干拉曼效应的相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)过程能够很大程度上增强拉曼信号，从而实现快速检测。相干拉曼效应是通过受本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分光瞳激光差动共焦CARS显微光谱测试方法及装置，其特征在于包括以下步骤：a)超连续谱激光由超连续谱激光器(3)发出，经过带通滤光片(4)后通过第一二向色镜(5)与单波长激光器(2)发出的单波长激光汇合，通过调整光路使两束光束时序一致、空间重合(单波长激光包络于连续谱激光)；混合光束经过照明光瞳(7)及显微物镜(6)会聚在被测样品(9)上，激发出瑞利光和载有被测样品(9)光谱特性的CARS光；b)CARS光和瑞利光经过显微物镜、收集光瞳(8)及第二二向色镜(11)后分成两束，其中包含CARS光的光束进入光谱探测单元(17)，另一束包含瑞利光的光束进入分光瞳激光差动共焦探测单元(18)；在光...

【技术特征摘要】
1.一种分光瞳激光差动共焦CARS显微光谱测试方法及装置，其特征在于包括以下步骤：a)超连续谱激光由超连续谱激光器(3)发出，经过带通滤光片(4)后通过第一二向色镜(5)与单波长激光器(2)发出的单波长激光汇合，通过调整光路使两束光束时序一致、空间重合(单波长激光包络于连续谱激光)；混合光束经过照明光瞳(7)及显微物镜(6)会聚在被测样品(9)上，激发出瑞利光和载有被测样品(9)光谱特性的CARS光；b)CARS光和瑞利光经过显微物镜、收集光瞳(8)及第二二向色镜(11)后分成两束，其中包含CARS光的光束进入光谱探测单元(17)，另一束包含瑞利光的光束进入分光瞳激光差动共焦探测单元(18)；在光谱探测单元(17)中，包含CARS光的光束先经过带通滤光片(12)，滤除光束中的非CARS干扰光，然后通过第一会聚镜(13)会聚，由第一针孔(14)遮挡环境光，减小环境光干扰后再由第二会聚镜(15)会聚进入光谱仪(16)，获得CARS光谱信息；另一束载有瑞利光的光束通过第三会聚镜(19)会聚后，被光强采集系统(20)接收，对焦斑进行分割，分别得到探测区域A(21)与探测区域B(22)所对应的信号。c)将测区域A(21)信号与探测区域B(22)信号归一化相减后，得到差动共焦曲线(25)，利用分光瞳激光差动共焦响应曲线的“过零点”与测量物镜焦点位置精确对应特性，通过“过零点”触发来精确捕获激发光斑焦点位置，实现高空间分辨的几何探测和空间定位。d)通过计算机(40)处理得到被测样品表面位置(激发光斑焦点)，控制高精度三维扫描平移台(10)带动被测样品(9)移动，使激光聚焦在被测样品(9)上，通过光谱探测单元(17)获取该点的CARS光谱信息。e)单独处理瑞利光的信号，可实现高空间分辨的三维尺度层析成像；单独处理CARS光谱信号，可获得光谱图像；同时处理瑞利信号和CARS光谱信号，可实现高空间分辨的图谱层析成像，即实现被测样品几何位置信息和光谱信息的图谱合一成像与探测。2.根据权利1所述的一种分光瞳激光差动共焦CARS显微光谱测试方法，其特征在于，照明光瞳(7)和收集光瞳(8)可以是圆形、D形或者其他形状。3.根据权利1所述的一种分光瞳激光差动共焦CARS显微光谱测试方法，其特征在于，激发光束包括线偏光、圆偏光、径向偏振光等偏振光束和由光瞳滤波等技术生成的结构光束，由此提高系统光谱信号信噪比和系统横向分辨率。4.根据权利1所述的一种分光瞳激光差动共焦CARS显...

【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