透射式共焦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融合激光共焦显微技术与CARS光谱探测技术，在透射式共焦显微结构中添加二向分光单元对瑞利光和CARS光进行无损分离，其中CARS光进行光谱探测，瑞利光进行几何定位。本发明专利技术利用共焦曲线顶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，激发出的载有透明样品信息的拉曼散射光要远强于传统激发拉曼光，且激发时间短，为快速检测生物样品和透明材料提供可能。本发明专利技术定位准确、空间分辨力高、光谱探测灵敏度高、测量聚焦光斑尺寸可控，在生物医学，透明材料检测等领域有广泛的应用前景。

Transmission confocal CARS micro spectrum testing method and device

The invention belongs to the field of micro spectral imaging detection technology, and relates to a transmission confocal CARS micro spectrum measuring method and device. The core idea of the invention is a fusion of laser confocal microscopy and CARS spectroscopy detection technology, adding two to the light unit for Rayleigh and CARS light - separation in transmission confocal microscopic structure, including CARS optical spectrum detection, Rayleigh light geometric positioning. The invention uses confocal curve vertex and focus position corresponds precisely 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, which contains the transparent sample information, is much stronger than that of the conventional excitation Raman light, and the excitation time is short, which provides the possibility for rapid detection of biological samples and transparent materials. The invention has the advantages of accurate positioning, high spatial resolution, high sensitivity of spectral detection, controllable measurement of the focal spot size, and wide application prospect in the fields of biomedicine, transparent material detection, etc..

【技术实现步骤摘要】
透射式共焦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
，涉及一种透射式共焦CARS显微光谱测试方法及装置，可用于快速检测被测透明样品的几何形貌并获得微区CARS光谱，实现高空间分辨的层析图谱成像。技术背景传统的共焦拉曼显微技术由于拉曼散射本身特性导致其散射光谱信号极弱，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。它具有很强的能量转换效率，曝光时间短，对样品的损害也比较小，同时它的散射具有一定的方向性，容易与杂散光分离。相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)的产生是一个三阶非线性光学过程，它需要泵浦光、斯托克斯光和探测光。一般而言，为了减少光源的数量，简化过程，常用泵浦光代替探测光，它们之间的关系如图2所示，当泵浦光(wp)和斯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透射式共焦CARS显微光谱测试方法及装置，主要对透明样品进行图谱成像，其特征在于：a)在激光发射单元(1)中，由超连续谱激光器(3)发出超连续谱激光，经过一个带通滤光片(4)得到要求谱段的斯托克斯光后，通过一个二向色镜(5)与单波长激光器(2)发出的单波长激光混合，形成混合光束(频率一致，时间一致，空间重合)进入光谱激发单元(6)；b)在光谱激发单元(6)中，混合光束经第一反射镜(7)反射通过显微物镜(8)，聚焦在固定在三维扫描平台(9)上的被测样品(10)上，激发出瑞利光和载有被测样品(10)光谱特性的反斯托克斯(CARS)光，通过样品后形成的混合光束包含瑞利光、斯托克斯光、CARS光；...

【技术特征摘要】
1.一种透射式共焦CARS显微光谱测试方法及装置，主要对透明样品进行图谱成像，其特征在于：a)在激光发射单元(1)中，由超连续谱激光器(3)发出超连续谱激光，经过一个带通滤光片(4)得到要求谱段的斯托克斯光后，通过一个二向色镜(5)与单波长激光器(2)发出的单波长激光混合，形成混合光束(频率一致，时间一致，空间重合)进入光谱激发单元(6)；b)在光谱激发单元(6)中，混合光束经第一反射镜(7)反射通过显微物镜(8)，聚焦在固定在三维扫描平台(9)上的被测样品(10)上，激发出瑞利光和载有被测样品(10)光谱特性的反斯托克斯(CARS)光，通过样品后形成的混合光束包含瑞利光、斯托克斯光、CARS光；c)混合光束被显微物镜(11)收集，经过二向色镜(12)后分成两束，其中包含CARS光的光束进入光谱探测单元(13)，另一束包含瑞利光的光束进入共焦探测系统(19)；在光谱探测单元(13)中，包含CARS光的光束先经过带通滤光片(14)，滤除光束中的非CARS干扰光，然后通过第一会聚镜(15)会聚进入光谱仪(18)，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(20)后通过位于焦点位置的第二针孔(21)滤除杂散光后被光电探测器(22)探测，获得共焦信号。三维平移台(9)Z向移动，共焦信号强度随之改变，得到共焦响应曲线(24)，利用共焦响应曲线“最大值”点与显微物镜(8)焦点位置精确对应这一特性，得到被测样品Z向几何位置，结合三维平移台(9)横向位置，得到被测样品几何形貌I(x,y,z)。d)通过三维平移台(9)使显微物镜精确定焦后，通过光谱探测单元(13)获得当前测量点的光谱信息I(λ)；将几何位置和光谱信息结合，系统能获得高空间分辨的微区图谱层析图像，即实现了透射式共焦CARS显微光谱探测。2.根据权利1所述的一种透射式共焦CARS显微光谱测试方法，其特征在于，激光发射单元(1)中，单波长脉冲激光器(2)与超连续谱脉冲激光器(3)为重复频率一致的脉冲激光器。3.根据权利1所述的一种透射式共焦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，可实现不同谱段的光谱探测。4.根据权利1所述的一种透射式...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱丽荣，黄伟华，王允，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