金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置及方法。所述方法为：光源通过滤波器以及起偏器变为单色线偏振光，再经过分束镜与物镜对待检测样品进行照明，样品反射的光经物镜、分束器、波片、检偏器后进入相机，在此过程中计算机驱动电机驱动器控制微型电机转动、选择滤波器的透过波长以及控制相机采集图像。微型电机控制起偏器进行周期性转动，每转动固定角度相机进行一次采图，将带有不同偏振信息的图输入计算机进行处理，获得单波长偏振参数图像，再通过调节滤波器来改变入射光波长，进而得到金纳米阵列的多光谱偏振参数图像。本发明专利技术具有效率高、成本低、分辨率高、能实现多维表征等优点。现多维表征等优点。现多维表征等优点。

【技术实现步骤摘要】
金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置及方法


[0001]本专利技术属于纳米结构光学成像领域，具体为一种金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置及方法。

技术介绍

[0002]金纳米阵列结构具有独特的局域表面等离子共振效应，被广泛应用于生物医学领域，由于尺寸较小，其形貌通常采用扫描电子显微镜或近场扫描显微镜等来表征，然而这些方法在设备成本、操作难度和成像速度上仍存在缺陷。此外，金纳米阵列的散射光场具有偏振以及光谱依赖性，在成像中充分利用这些特性能够实现金纳米阵列的多维表征。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出一种金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置，以实现对金纳米阵列多维、高分辨率、低成本、快速的表征。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案为:一种金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置，包括光源、滤波器、起偏器、微型电机、电机驱动器、分束镜、物镜、波片、检偏器、相机以及计算机，所述起偏器在微型电机控制下旋转,电机驱动器、滤波器以及相机均与计算机连接，在计算机控制下工作；光源通过滤波器滤波以及起偏器调节偏振态后,经过分束镜与物镜对待检测样品进行照明，样品反射的光依次经过物镜、分束镜、波片以及检偏器后在相机上成像，通过旋转起偏器，获得像面各点在不同偏振角度下的散射信息，由计算机计算得到单波长偏振参数图谱；通过控制滤波器调节透过波长，获得不同入射波长下的散射信息，进而得到多光谱偏振参数图像。
[0005]优选地，所述滤波器采用可调谐滤波器，光谱调制范围为可见光波段，波长的调节精度为1nm。/>[0006]优选地，所述微型电机采用伺服电机，伺服电机控制速度在0
‑
20
°
/s范围内变动,位置精度至少为0.02
°
。
[0007]优选地，所述起偏器与检偏器均可透过可见光波段的光。
[0008]优选地，所述波片采用1/4波片，为可见光波段的消色差波片。
[0009]优选地，所述波片的快轴方向与检偏器的线偏振方向夹角为45
°
。
[0010]一种金纳米阵列多光谱偏振参数成像方法，步骤如下:
[0011]步骤1、将金纳米阵列芯片作为待检测样品8；
[0012]步骤2、打开光源1对金纳米阵列芯片进行照明，利用相机11获得一幅光强图，作为原始图像输入计算机12；
[0013]步骤3、通过电机驱动器5驱动微型电机4，控制起偏器3进行周期性的转动，利用相机11采集图像，获得多幅光强图并输入计算机12；
[0014]步骤4、计算机12根据输入的光强图计算出图像中每个像素点处的相位差和方位角；
[0015]进一步地，步骤4所述相位差sinδ以及方位角φ通过Mueller矩阵推导得出，所采用的具体公式为:
[0016][0017][0018]其中，α
i
为照射到样品的入射光的偏振方向；I
i
为偏振角度为α
i
时相机每一个像素上探测到的光强；N为旋转的偏振角度的总个数。
[0019]步骤5、利用步骤4所得相位差以及方位角的值分别形成灰度图像，所述灰度图像中每点的灰度值代表相位差或方位角的大小，对不同颜色进行赋值形成假彩色图像，调整成像的对比度获得阵列的相位差图像以及方位角图像；
[0020]步骤6、通过计算机改变滤波器透过波长，获得不同波长光源照明下阵列的相位差图像以及方位角图像，形成样品的多光谱偏振参数散射图像。
[0021]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术将偏振信息、光谱特性和空间差异信息整合，从多个维度实现金纳米阵列的高分辨率、低成本、快速表征。下面结合附图对本专利技术作进一步详细的描述。
附图说明
[0022]图1为本申请实施例的一种待检测样品的示意图；
[0023]图2为本申请实施例的一种装置结构示意图；
[0024]图3为本申请实施例的一种金纳米阵列对应的原始光强图；
[0025]图4为本申请实施例的一种金纳米阵列对应的单波长偏振参数图像；
[0026]图5为本申请实施例的一种金纳米阵列对应的多光谱偏振参数图像。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的原理及特点得到更好的理解，以下将结合具体实施例与附图对本专利技术做进一步的说明。
[0028]本专利技术提出了一种金纳米阵列多光谱偏振非直观成像装置，实现对金纳米阵列的多维、高分辨率、低成本、快速测量。
[0029]如图1、2所示，一种金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置包括光源1、滤波器2、起偏器3、微型电机4、电机驱动器5、分束镜6、物镜7、待检测样品8、波片9、检偏器10、相机11以及计算机12。起偏器3在微型电机4控制下旋转,电机驱动器5、滤波器2以及相机11均与计算机12连接，在计算机12控制下工作。
[0030]光源1通过滤波器2滤波以及起偏器3调节偏振态后，经过分束镜6与物镜7对待检测样品8进行照明，样品反射的光依次经过物镜7、分束镜6、波片9以及检偏器10后在相机11上成像。通过旋转起偏器3，获得像面各点在不同偏振角度下的散射信息，由计算机12计算得到单波长偏振参数图像；通过控制滤波器2，调节透过波长，获得不同入射波长下的散射信息，进而得到多光谱偏振参数图像。
[0031]所述滤波器2采用液晶可调谐滤波器，其光谱调制范围为可见光波段，波长的调节精度为1nm。
[0032]所述微型电机4采用伺服电机，伺服电机控制速度可在0
‑
20
°
/s范围内变动，位置精度至少为0.02
°
。
[0033]所述起偏器3与检偏器10均可透过可见光波段的光。
[0034]所述波片9采用1/4波片，为可见光波段的消色差波片。
[0035]所述波片9的快轴方向与检偏器10的线偏振方向夹角为45
°
。
[0036]一种基于所述金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置的金纳米阵列多光谱偏振参数成像方法，步骤如下:
[0037]步骤1、将金纳米阵列芯片作为待检测试样8；
[0038]步骤2、打开光源1对金纳米阵列芯片进行照明，利用相机11获得一幅光强图,作为原始图像并输入计算机12；
[0039]步骤3、通过电机驱动器5驱动微型电机4控制起偏器3进行周期性的转动，利用相机11采集图像，获得多幅光强图并输入计算机12；
[0040]步骤4、计算机12根据输入的光强图确定每个像素点的相位差和方位角；
[0041]进一步地，步骤4所述相位差sin2以及方位角φ通过Mueller矩阵推导得出，所采用的具体公式为:
[0042][0043][0044]其中，α
i
为照射到样品的入射光的偏振方向；I
i
为偏振角度为α
i
时相机每一个像素上探测到的光强；N为旋转的偏振角度的总个数。
[0045]步骤5、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置，其特征在于，包括光源(1)、滤波器(2)、起偏器(3)、微型电机(4)、电机驱动器(5)、分束镜(6)、物镜(7)、波片(9)、检偏器(10)、相机(11)以及计算机(12)，所述起偏器(3)在微型电机(4)控制下旋转,电机驱动器(5)、滤波器(2)以及相机(11)均与计算机(12)连接，在计算机(12)控制下工作；光源(1)通过滤波器(2)滤波以及起偏器(3)调节偏振态后,经过分束镜(6)与物镜7对待检测样品(8)进行照明，样品反射的光依次经过物镜(7)、分束镜(6)、波片(9)以及检偏器(10)后在相机(11)上成像，通过旋转起偏器3，获得像面各点在不同偏振角度下的散射信息，由计算机(12)计算得到单波长偏振参数图谱；通过控制滤波器(2)调节透过波长，获得不同入射波长下的散射信息，进而得到多光谱偏振参数图像。2.根据权利要求1所述的金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置，其特征在于，所述滤波器(2)采用可调谐滤波器，光谱调制范围为可见光波段，波长的调节精度为1nm。3.根据权利要求1所述的金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置，其特征在于，所述微型电机(4)采用伺服电机，伺服电机控制速度在0
‑
20
°
/s范围内变动,位置精度至少为0.02
°
。4.根据权利要求1所述的金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置，其特征在于，所述起偏器3与检偏器10均可透过可见光波段的光。5.根据权利要求1所述的金纳米阵列多光谱偏振参数成像装置，其特征在于，所述波片(9)采用1/4波片...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛璐，熊吉川，刘学峰，倪斌，徐彬，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：