专利名称：一种多模式低相干散射光谱仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光谱仪，尤其是用于组织细胞测量的多模式低相干散射光谱仪， 属于光学成像技术。
背景技术：
由于传统的组织病理检测往往需要对组织进行固定，染色，然后通过显微镜观察组织细胞的形态结构。经过一系列处理可能引起组织的结构或特征改变，导致检测结果的可靠性不够高。同时，现有技术中也缺少定量的参数来描述组织微米结构的变化。因此，无创地获取生物组织深度层析的亚漫射尺度的光学散射和吸收特性来研究组织的结构和组成具有重要意义。发明内容
本发明的目的是开发一种深度层析的亚漫射尺度的多模式低相干散射光谱仪，可无创直接对组织进行测量，获取组织的定量散射和吸收参数，从而描述组织的微米结构。
为达到上述目的，本发明所采用的方案如下一种多模式低相干散射光谱仪，设置有白光光源，该白光光源发出的白光通过准直光路实现准直，在准直光路中设置有偏振片，经过准直起偏后的线性偏振光入射在反光镜上，该反光镜的反射光透过分光镜入射到观测样本中，该观测样本的散射光经过所述分光镜反射到检偏片中，穿过检偏片的光线被管镜吸收，在管镜的焦距上安装有光谱仪，在该光谱仪上连接有第一 CCD相机，该第一 CCD相机用于生成特定方位角φ下波长λ与散射角θ的散射光强度关系图，在所述管镜与光谱仪之间的光路中还设置有可移动反射镜，该可移动反射镜将管镜投射出的光线反射到第二 CCD相机中，该第二 CCD相机用于生成散射角β与方位角φ的散射光强度关系图。
本发明所提出的多模式低相干散射光谱仪，可同时测量组织的背散射光的角度和光谱分布以及特定颗粒的方位角和偏振散射特性。通过对散射信号的测量，分析其光谱▲，散射角Θ，方位角φ以及偏振特性，从而描述组织的微米结构。散射信号无创地提供了组织的结构信息，不用进行任何处理，可以探测出组织结构的细微变化。
利用偏振片对准直后的白光信号起偏，将线性偏振光入射到样本上，通过旋转检偏片即可分别记录背反射光的同偏振信号和正交偏振信号。由于多重散射的去偏振性，从同偏振信号中减去正交偏振信号即可获取差分偏振信号，差分偏振信号主要来自于组织表层的单次散射。所获取的单次散射信号对表层组织的特性特别灵敏，而正交偏振信号对深度组织的结构和组成灵敏，因此，利用偏振门技术可以实现探测深度的选择。
系统采用白光光源实现宽谱入射，对应不同的探测深度，该第一 CCD相机可以生成特定方位角φ下波长i与散射角θ的散射光强度关系图，该第二 CCD相机可以生成散射角θ与方位角φ的散射光强度关系图。通过对所获取信息进行分析处理即可获取组织的血含量，分维数和各向异性因子，从而定量的描述出组织的微米结构特性。
为了对白光光源发出的白光进行调整准直，所述准直光路依次由聚光镜、第一透镜、第一光阑、第二透镜以及第二光阑排列组成，在所述第二透镜和第二光阑之间设置所述偏振片O
经所述准直光路准直后的入射光线的发散角为0.3° 0.5°，直径低至2mm。
为了避免组织表面的镜面反射光，所述反光镜的反射光透过分光镜入射到观测样本中时，观测样本的入射光与正入射方向成15°角。
为了观测方便，还设置有载物台，所述观测样本放置在载物台上。
所述白光光源为氙灯光源，发出的白光强度大，相干度小。
本发明的显著效果是光路结构简单，控制方便，系统可以无创地对组织结构进行测量，不用对细胞进行染色，避免因为染色而导致细胞特征的变化，系统采用偏振门技术实现组织的深度层析测量，可同时获取浅层组织和深度组织的结构信息，采用白光宽谱入射， 可同时获取组织的光谱、散射角、方位角以及偏振特性，通过对散射信号的分析，即可定量地描述组织的结构组成。
图1是本发明的系统设计图； 附图标记1白光光源，2聚光镜，3第一透镜，4第一光阑，5第二透镜，6偏振片，7第二光阑，8 反射镜，9分光镜，10载物台，11检偏片，12管镜，13可移动反射镜，14第一 CXD相机，15 光谱仪，16第二 CXD相机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种多模式低相干散射光谱仪，设置有白光光源1，该白光光源1采用氙灯光源，发出的白光强度大，相干度小。白光光源1发出的白光通过准直光路实现准直， 该准直光路依次由聚光镜2、第一透镜3、第一光阑4、第二透镜5以及第二光阑7排列组成， 准直后入射光线的发散角为0.3° 0.5°，0.4°最优，直径低至2mm。
在所述第二透镜5和第二光阑7之间设置有偏振片6，经过准直起偏后的线性偏振光入射在反光镜8上，该反光镜8的反射光透过分光镜9入射到观测样本中，观测样本放置在载物台10上，为了避免组织表面的镜面反射光，反光镜8的反射光透过分光镜9入射到观测样本中时，观测样本的入射光与正入射方向成15°角。
观测样本的散射光经过所述分光镜9反射到检偏片11中，穿过检偏片11的光线被管镜12吸收，将检偏片11放置在管镜12之前可以独立地测量组织散射的同偏振信号和正交偏振信号。在管镜12的焦距上安装有光谱仪15，光谱仪15的入射狭缝与管镜12的焦距对齐，因此，具有同样散射角θ和方位角φ的散射光线将聚焦到狭缝的同一点上，光谱仪15将光线扩展到狭缝的垂直方向上，在该光谱仪15上连接有第一 CXD相机16，通过第一CCD相机16即可生成特定方位角φ下波长，与散射角0的散射光强度关系图。
在所述管镜12与光谱仪15之间的光路中还设置有可移动反射镜13，该可移动反射镜13可将管镜12透射出的光线反射到第二 CXD相机14中，通过第二 CXD相机14即可生成散射角θ与方位角φ的散射光强度关系图。
分析第一 CCD相机16生成的波长，与散射角θ的散射光强度关系图。取散射角Θ = —到+2°之间的光谱信号来求平均，得到散射光的平均强度Ιζλ),根据 Ι(λ) - exp[oHb .AHb(A) + Hb02 · Anb02 (A)J oc λ20—4，其中Afflj(λ.)代表还原血红蛋白的吸收光谱，Alft02 α)代表氧合血红蛋白的吸收光谱，通过最小二乘法拟合可以得到组织的还原血含量系数Gm和氧合血含量系数βΗω2。假设取波长λ = SOOnir.的散射角信号1( 500)进行傅立叶变换，取傅立叶变换后信号的斜率，就可以获取组织的分形维
分析第二 CCD相机14生成散射角0与方位角φ的散射光强度关系图。从中心点将图谱分成一系列的同心圆，将同心圆中的光强叠加，可以获取与散射角0相关的信号1对θ信号进行归一化处理获得到ρ(θ)，按照
权利要求
1.一种多模式低相干散射光谱仪，其特征在于设置有白光光源(1)，该白光光源 (1)发出的白光通过准直光路实现准直，在准直光路中设置有偏振片(6)，经过准直起偏后的线性偏振光入射在反光镜(8)上，该反光镜(8)的反射光透过分光镜(9)入射到观测样本中，该观测样本的散射光经过所述分光镜(9)反射到检偏片(11)中，穿过检偏片(11)的光线被管镜(12)吸收，在管镜(12)的焦距上安装有光谱仪(15)，在该光谱仪(15)上连接有第一 C⑶相机(16)，该第一 C⑶相机(16)用于生成特定方位角φ下波长λ与散射角θ的散射光强度关系图，在所述管镜(12)与光谱仪(15)之间的光路中还设置有可移动反射镜(13)，该可移动反射镜(13)将管镜(12)透射出的光线反射到第二CCD相机(14)中，该第二 CCD相机用于生成散射角θ与方位角φ的散射光强度关系图。
2.根据权利要求1所述的一种多模式低相干散射光谱仪，其特征在于所述准直光路依次由聚光镜(2)、第一透镜(3)、第一光阑(4)、第二透镜(5)以及第二光阑(7)排列组成， 在所述第二透镜(5)和第二光阑(7)之间设置所述偏振片(6)。
3.根据权利要求2所述的一种多模式低相干散射光谱仪，其特征在于经所述准直光路准直后的入射光线的发散角为0.3° 0.5°，直径低至2mm。
4.根据权利要求1所述的一种多模式低相干散射光谱仪，其特征在于所述反光镜(8) 的反射光透过分光镜(9)入射到观测样本中时，观测样本的入射光与正入射方向成15°
5.根据权利要求1所述的一种多模式低相干散射光谱仪，其特征在于设置有载物台 (10),所述观测样本放置在载物台(10)上。
6.根据权利要求1所述的一种多模式低相干散射光谱仪，其特征在于所述白光光源 (1)为氙灯光源。
全文摘要
本发明公开了一种多模式低相干散射光谱仪，其特征在于设置有白光光源、准直光路以及偏振片，经过准直起偏后入射在反光镜上，反光镜的反射光透过分光镜入射到观测样本中，观测样本的散射光经过分光镜反射到检偏片中，穿过检偏片的光线被管镜吸收，在管镜的焦距上安装有光谱仪，在光谱仪上连接有第一CCD相机，在管镜与光谱仪之间还设置有可移动反射镜，将管镜投射出的光线反射到第二CCD相机中。显著效果是系统可以无创地对组织进行测量，避免染色导致细胞特征的变化，采用偏振门技术可同时获取浅层组织和深度组织的结构信息，采用白光宽谱入射，可同时获取组织的光谱、散射角、方位角以及偏振特性，可定量地描述组织的结构组成。
文档编号A61B5/00GK102499647SQ20111035864
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者施忠继, 李勇明, 王品, 蒋阳, 邹雪, 黄敏 申请人:重庆大学