透射式差动共焦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，涉及一种透射式差动共焦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将CARS光谱探测技术与差动共焦显微技术结合并应用于透明物质的光谱探测和几何测量，其中差动共焦显微技术实现精确定焦和几何测量，精确定焦后，通过CARS光谱探测技术快速检测透明样品在物镜焦点位置的最佳光谱信号，从而实现高空间分辨的光谱成像，构成一种可实现微小透明物体几何形貌测量、光谱信息测量、图谱合一测量的装置。在本发明专利技术中，通过结合CARS显微技术，能够在短时间(几十毫秒)内激发出的载有被测透明样品信息的CARS光谱信息，为快速检测透明样品组分提供可能，在生物医学、材料检测等领域有广泛的应用前景。

Transmission type 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 transmission type differential confocal CARS micro spectrum measuring method and device. The core idea of the invention is the spectral detection and geometric measurement of CARS spectrum detection technology and differential confocal microscopy based on transparent material, which realizes the accurate focusing and geometry measurement of differential confocal microscopy, precise focal, through CARS spectrum detection for rapid detection of transparent sample in the best spectral signal lens focal position technology in order to achieve spectral imaging, high spatial resolution, a device which can realize micro transparent object geometric shape measurement, spectral information measurement, mapping one measurement. In the invention, by combining CARS microscopy, can in a short time (tens of milliseconds) to excite the spectral information of CARS with the measured transparent sample information, may provide for the rapid detection of transparent samples, in the field of biomedical materials, detection is widely used.

【技术实现步骤摘要】
透射式差动共焦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
，涉及一种透射式差动共焦CARS显微光谱探测方法及装置，可用于精确检测透明样品的微区拉曼光谱和几何形貌，并获得高空间分辨的层析图谱图像。技术背景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激激发的光将分子锁定在振动能级上，这种方法产生的振动信号的强度与激发光的强度成非线性关系，可以产生很强的信号，也称为相干非线性拉曼光谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透射式差动共焦CARS显微光谱测试方法及装置，其特征在于：a)在光谱激发单元(1)中，单波长脉冲激光器(2)产生单波长脉冲激光作为泵浦光和探测光，超连续谱激光器(3)超连续谱激光通过带通滤光片(4)选择特定波长范围的激光作为斯托克斯光；两束激光通过二向色镜(5)混合在一起，通过调整光路，使两束激光空间重合(泵浦光包络于斯托克斯光)、时间一致(两束激光到达二向色镜的光程一致)；在光谱激发单元(6)中，混合光束经第一反射镜(7)反射后经由固定在Z向平移台(8)上的显微物镜(9)会聚在被测样品(11)上，激发出瑞利光和载有被测样品(11)光谱特性的CARS光后被显微物镜(12)收集，光束中的CA...

【技术特征摘要】
1.一种透射式差动共焦CARS显微光谱测试方法及装置，其特征在于：a)在光谱激发单元(1)中，单波长脉冲激光器(2)产生单波长脉冲激光作为泵浦光和探测光，超连续谱激光器(3)超连续谱激光通过带通滤光片(4)选择特定波长范围的激光作为斯托克斯光；两束激光通过二向色镜(5)混合在一起，通过调整光路，使两束激光空间重合(泵浦光包络于斯托克斯光)、时间一致(两束激光到达二向色镜的光程一致)；在光谱激发单元(6)中，混合光束经第一反射镜(7)反射后经由固定在Z向平移台(8)上的显微物镜(9)会聚在被测样品(11)上，激发出瑞利光和载有被测样品(11)光谱特性的CARS光后被显微物镜(12)收集，光束中的CARS光透过二向色镜(13)进入光谱探测单元(14)进行光谱探测，瑞利光反射进入差动共焦探测单元(20)进行几何测量；b)在光谱探测单元(14)中，包含CARS光的光束先经过带通滤光片(15)，滤除光束中的非CARS干扰光，然后通过第一会聚镜(16)会聚进入光谱仪(19)，获得CARS光谱信息；在差动共焦探测单元(20)中，另一束载有瑞利光的光束通过半反半透棱镜(21)分成两束，分别进行焦前、焦后探测，其中一束光通过第三会聚镜(22)后通过位于焦前的第二针孔(23)滤除杂散光后被第一光电探测器(24)探测，获得前焦信号(28)，另一束光通过第四会聚镜(25)后通过位于焦后的第三针孔(26)滤除杂散光后被第二光电探测器(27)探测，获得后焦信号(29)，由于第二针孔与第三针孔离焦量相同，因此对前焦信号和后焦信号做差，得到的差动共焦信号(30)中过零点位置与焦点位置精确对应，结合Z向平移台(8)和X-Y平移台(10)的位置，获得的被测样品的几何位置信息I(x,y,z)。c)通过计算机(40)控制Z向平移台(8)带动显微物镜(9)移动，使显微物镜(9)聚焦在被测样品(11)顶点处，重新获取CARS光谱信号I(λ)，利用计算机将获得的几何位置信息I(x,y,z)和光谱信号I(λ)融合处理，获得被测样品的四维测量信息I(x,y,z,λ)，即实现高空间分辨的微区图谱层析成像。2.根据权利1所述的一种透射式差动共焦CARS显微光谱测试方法，其特征在于，通过匹配不同谱带的滤光片，选择不同谱段的斯托克斯光，以实现不同谱段的光谱探测，其中滤光片(4)与滤光片(15)的滤光谱带关于泵浦光中心波长对称。3.根据权利1所述的一种透射式差动共焦CARS显微光谱测试方法，其特征在于，在激光发射单元(1)和光谱激发单元(6)之间添加偏振片，可获得偏振光，进而改善激发的CARS光谱的信噪比。4.根据权利1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱丽荣，黄伟华，赵维谦，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11