The invention discloses a post-splitting pupil laser confocal LIBS spectral microimaging method and device, which belongs to the technical field of confocal microscopic imaging and spectral imaging measurement. The invention combines the post-splitting pupil laser confocal microscopy imaging technology with the laser-induced breakdown spectrum detection technology, uses the micro-focusing spot of the post-splitting pupil confocal microscope processed by the super-resolution technology to perform high spatial resolution morphological imaging of the sample, uses the spectral detection system to detect the micro-area spectrum of the laser-induced breakdown spectrum excited by the focusing spot, and uses the LIBS spectrum detection. High spatial resolution and high sensitivity imaging and detection of complete component information and morphological parameters in sample microregions are achieved by fusion of measurement and post-splitting pupil confocal detection structure. The invention can provide a completely new and effective technical approach for the detection of material components and morphological imaging in the fields of biomedicine, material science, etc.
【技术实现步骤摘要】
后置分光瞳激光共焦LIBS光谱显微成像方法与装置
本专利技术属于共焦显微成像技术和光谱成像技术
,将后置分光瞳激光共焦显微成像技术与激光诱导击穿光谱成像技术相结合,涉及一种后置分光瞳激光共焦LIBS光谱显微成像方法与装置,在生物医学、材料科学、物理化学、矿产、微纳制造等领域有广泛的应用前景。
技术介绍
激光诱导击穿光谱的强脉冲激光聚焦到样品表面会使样品离子化,可激发样品产生等离子体,通过探测等离子体能量衰退辐射出的光谱可获取样品的原子及小分子元素组成信息,是一种有力的样品组份探测技术手段。。但现有光谱探测技术存在以下突出问题:1)由于利用简单的激光聚焦来解吸电离样品,因而其仍存在激光聚焦光斑大、探测空间分辨力不高等问题;2)拉曼光谱成像所需时间长,聚焦光斑轴向位置相对被测样品常发生漂移问题;而矿产、空间物质以及生物样品的“微区”形貌和组分信息的准确获取对于科学研究和生产检测都具有极其重要的意义。事实上,如何高灵敏地探测微区成分信息是目前矿产分析、生化检测等领域亟待研究的重要技术问题。后置分光瞳激光共焦技术利用照明与探测光路非共路结构进行探测,不仅显著提高了光路的轴向分辨力和定焦精度,实现样品形貌的高分辨成像探测,而且可以有效抑制背向散射干扰,提高光谱探测信噪比。基于此,本专利技术提出一种后置分光瞳激光共焦LIBS光谱显微成像方法与装置,其创新在于:首次将具有高空间分辨能力的后置分光瞳激光共焦显微技术与激光诱导击穿光谱(LIBS)技术相融合,可实现被测样品微区高空间分辨和高灵敏形貌、组分的成像与探测。本专利技术一种后置分光瞳激光共焦LIBS光谱显微成像 ...
【技术保护点】
1.后置分光瞳激光共焦LIBS光谱显微成像方法,其特征在于:利用高空间分辨共焦显微系统的聚焦光斑对被测样品(8)进行轴向定焦与成像,利用激光诱导击穿光谱探测系统对后置分光瞳激光共焦显微系统聚焦光斑解吸电离被测样品(8)而产生的等离子体发射光谱进行探测,然后再通过探测数据信息的融合与比对分析继而实现被测样品(8)微区高空间分辨和高灵敏形貌、组分的成像与探测,包括以下步骤:步骤一、光源系统(1)经过准直透镜(2)准直为平行光束(3),平行光束(3)通过压缩聚焦光斑系统(4)、经分光棱镜透射(5)、二向色镜A(6)反射并由测量物镜(7)聚焦到被测样品(8)上;步骤二、使计算机(30)控制精密三维工作台(10)带动被测样品(8)沿测量面法线方向在测量物镜(7)焦点附近上下移动,经被测样品(8)反射光线经过二向色镜A(6)反射形成返回光束(23)、返回光束(23)经过分光棱镜(5)反射后,经后置光瞳中的收集光瞳、探测物镜(13)、中继放大透镜(15),汇聚透过针孔(16)后被光强探测器(17)接收,经过光强信号处理器得到后置分光瞳激光共焦轴向强度曲线(20):步骤三、利用后置分光瞳激光共焦轴向强 ...
【技术特征摘要】
1.后置分光瞳激光共焦LIBS光谱显微成像方法,其特征在于:利用高空间分辨共焦显微系统的聚焦光斑对被测样品(8)进行轴向定焦与成像,利用激光诱导击穿光谱探测系统对后置分光瞳激光共焦显微系统聚焦光斑解吸电离被测样品(8)而产生的等离子体发射光谱进行探测,然后再通过探测数据信息的融合与比对分析继而实现被测样品(8)微区高空间分辨和高灵敏形貌、组分的成像与探测,包括以下步骤:步骤一、光源系统(1)经过准直透镜(2)准直为平行光束(3),平行光束(3)通过压缩聚焦光斑系统(4)、经分光棱镜透射(5)、二向色镜A(6)反射并由测量物镜(7)聚焦到被测样品(8)上;步骤二、使计算机(30)控制精密三维工作台(10)带动被测样品(8)沿测量面法线方向在测量物镜(7)焦点附近上下移动,经被测样品(8)反射光线经过二向色镜A(6)反射形成返回光束(23)、返回光束(23)经过分光棱镜(5)反射后,经后置光瞳中的收集光瞳、探测物镜(13)、中继放大透镜(15),汇聚透过针孔(16)后被光强探测器(17)接收,经过光强信号处理器得到后置分光瞳激光共焦轴向强度曲线(20):步骤三、利用后置分光瞳激光共焦轴向强度曲线(20)能够精确定位被测样品(8)该点轴向高度信息;步骤四、计算机(30)依据后置分光瞳激光共焦轴向强度曲线(20)的“极值点”位置控制精密三维工作台(10)带动被测样品(8)沿测量面法线方向运动,使测量物镜(7)的聚焦光斑聚焦到被测样品(8)上;步骤五、改变平行光束(3)照明模式,激发被测样品(8)的微区解吸电离产生等离子体羽(9);步骤六、利用LIBS光谱探测系统(25)的LIBS光谱探测器(27)对经二向色镜A(6)透射和LIBS耦合透镜(26)收集的激光诱导击穿光谱信号光束(21)进行探测,测得对应聚焦光斑区域的样品(8)元素组成信息;步骤七、计算机(30)将后置分光瞳分光瞳激光共焦探测系统(14)测得的激光聚焦光斑位置样品高度信息、LIBS光谱探测系统(25)探测的激光聚焦微区的LIBS光谱信息进行融合处理,继而得到聚焦光斑微区的高度和光谱信息;步骤八、计算机(30)控制精密三维工作台(10)使测量物镜(7)焦点对准被测样品(8)的下一个待测区域,然后按步骤二~步骤七进行操作,得到下一个待测聚焦区域的高度和光谱信息;步骤九、重复步骤八直到被测样品(8)上的所有待测点均被测到,然后利用计算...
【专利技术属性】
技术研发人员:王允,邱丽荣,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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。