激光差动共焦libs、拉曼光谱-质谱成像方法与装置的制造方法_2

文档序号:9415678阅读:来源:国知局
形光束,该环形光束再经中孔分色器反射进入中孔测量物镜并聚焦到被测样品上。
[0028]本发明方法包括步骤九可为计算机控制二维扫描振镜系统使中孔测量物镜对准被测样品的下一个待测区域,然后按步骤二?步骤九进行操作,得到下一个待测聚焦光斑的高度、光谱和质谱信息。
[0029]本发明装置包括激光点光源系统、沿光轴方向放置的准直透镜、产生环形光束的环形光束光发生系统、分光镜、中孔分光器和沿折转光轴方向放置的聚焦光斑到被测样品的中孔测量物镜,包括用于探测中孔测量物镜聚焦光斑反射光强度信号的差动共焦光强探测器,用于无损分离拉曼光谱的二向色分光器,用于探测中孔测量物镜聚焦光斑激发的拉曼光谱的拉曼光谱收集透镜和位于拉曼光谱收集透镜焦点的拉曼光谱探测系统以及用于探测中孔测量物镜聚焦光斑解析电离的离子体羽组分的电离样品吸管和质谱探测系统,还包括探测激光诱导击穿光谱的中孔分色器、位于中孔分色器透射光方向的中孔反射镜、位于中孔反射镜反射光方向的激光诱导击穿光谱收集透镜和激光诱导击穿光谱收集透镜焦点处的激光诱导击穿光谱探测系统。
[0030]本发明装置中差动共焦强度探测器包括探测分光镜,依次放置在探测分光镜透射光方向的第一集光透镜、第一探测针孔、第一光强探测器,还包括依次放置在探测分光镜反射光方向的第二集光透镜、第二探测针孔和第二光强探测器,第一探测针孔置于第一集光透镜焦前,第二探测针孔置于第二集光透镜焦后,第一集光透镜与第二集光透镜焦距相等,第一探测针孔和第二探测针孔离焦量大小相同方向相反。
[0031]本发明装置包括环形光发生系统可以用沿光轴方向放置的产生矢量光束的矢量光束发生系统和光瞳滤波器替代。
[0032]本发明装置包括激光点光源系统可以由脉冲激光器、位于激光出射方向的聚焦透镜和位于聚焦透镜焦点的针孔构成。
[0033]有益效果
[0034]本发明对比已有技术,具有以下优点:
[0035]I)将具有高空间分辨能力的激光差动共焦显微技术与质谱探测技术相融合,使激光差动共焦显微成像系统的光斑实现聚焦探测和样品解析电离双重功能,可实现样品微区质谱的高空间质谱显微成像;
[0036]2)结合拉曼光谱和激光诱导击穿光谱的探测,克服了现有激光质谱仪无法对中性原子、分子、中离子及基团等进行探测的不足,实现激光多谱(质谱、拉曼光谱和激光诱导击穿光谱)组分成像探测的优势互补和结构功能融合,可以获得更为全面的微区组分信息;
[0037]3)利用差动共焦曲线的过零点进行样品预先定焦,使最小聚焦光斑聚焦到样品表面,可实现样品微区高空间分辨质谱探测和微区显微成像,有效地发挥差动共焦系统高空间分辨的潜能;
[0038]4)利用差动共焦曲线的过零点进行样品预先定焦,可抑制现有质谱仪因长时间质谱成像中聚焦光斑相对被测样品的漂移问题;
[0039]5)利用环形光束成像既压缩了聚焦光斑的尺寸大小,又为质谱探测提供了结构方面的最佳融合,可提高激光质谱仪的空间分辨能力。
【附图说明】
[0040]图1为高空间分辨激光差动共焦诱导击穿、拉曼光谱-质谱显微成像方法示意图;
[0041]图2为高空间分辨激光差动共焦诱导击穿、拉曼光谱-质谱显微成像方法变换示意图;
[0042]图3为高空间分辨激光差动共焦诱导击穿、拉曼光谱-质谱显微成像装置示意图;
[0043]图4为实施例1高空间分辨激光差动共焦光谱-质谱显微成像方法与装置实施例的不意图;
[0044]图5为实施例2和3高空间分辨激光差动共焦诱导击穿、拉曼光谱-质谱显微成像装置示意图。
[0045]其中,1-平行光束、2-差动共焦光强探测器、3-环形光发生系统、4-环形光束、5-分光镜、6-中孔分光器、7-中孔测量物镜、8-被测样品、9-等离子体羽、10-计算机、
11-轴向物镜扫描器、12-第一集光透镜、13-第一探测针孔、14-第一光强探测器、15-第一共焦轴向强度曲线、16-第二共焦轴向强度曲线、17-差动共焦轴向强度曲线、18-电离样品吸管、19-质谱探测系统、20-二维工作台、21-矢量光束发生系统、22-光瞳滤波器、23-环形光束、24-激光点光源系统、25-准直透镜、26-脉冲激光器、27-聚焦透镜、28-针孔、29-中孔反射镜、30-激光诱导击穿光谱收集透镜、31-激光诱导击穿光谱探测系统、32-激光诱导击穿光谱、33-探测分光镜、34-第二集光透镜、35-第二探测针孔、36-第二光强探测器、37-二维扫描振镜系统、38-出射光束衰减器、39-探测光束衰减器、40-二向色分光器、41-拉曼光谱收集透镜、42-拉曼光谱探测系统、43-拉曼光谱。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0047]本发明将激光差动共焦显微镜聚焦光斑的探测功能与激光聚焦解吸电离功能相融合,利用经超分辨技术处理的差动共焦显微镜的微小聚焦光斑对样品进行高空间分辨形态成像,利用质谱探测系统对差动共焦显微系统聚焦光斑解吸电离样品而产生的带电分子、原子等进行微区质谱成像,利用拉曼光谱探测系统对共焦显微系统聚焦光斑激发的样品拉曼光谱进行拉曼光谱成像,利用激光诱导击穿光谱探测系统对差动共焦显微系统聚焦光斑解吸电离样品而产生的等离子体发射光谱信息进行激光诱导击穿光谱成像,然后再通过探测数据信息的融合与比对获得完成的样品成分信息,继而实现被测样品微区高空间分辨和高灵敏形态与组分的成像与探测。
[0048]本发明的核心方法与装置如图1和3所示,其中,由环形光发生系统3和中孔测量物镜7构成的环形光横向超分辨系统,用于压缩聚焦光斑横向尺寸。
[0049]如图3所示,可以由点光源系统24出射的激光经准直物镜25准直后生成图1所示的平行光束I。
[0050]如图2所示,可以由矢量光束发生系统21、光瞳滤波器22替代图1中的环形光发生系统3,由矢量光束发生系统21、光瞳滤波器22和中孔测量物镜7构成的径向偏振光纵向场紧聚焦系统用于压缩聚焦光斑横向尺寸。
[0051]以下实施例均是在图1和3基础上实现的。
[0052]实施例1
[0053]本发明实施例基于图4所示的高空间分辨激光差动共焦光谱-质谱显微成像装置,包括激光点光源系统24,沿光轴方向放置的准直透镜25、出射光束衰减器38、环形光发生系统3、分光镜5、中孔分光器6和位于光轴折反方向并聚焦中孔分色器6反射光束到被测样品8的中孔测量物镜7,包括用于探测中孔测量物镜7聚焦光斑反射光强度信号的由二向色分光器40、探测光束衰减器39、差动共焦光强探测器2构成的差动共焦光强探测系统,用于探测中孔测量物镜7聚焦光斑激发的拉曼光谱43的拉曼光谱收集透镜41和位于拉曼光谱收集透镜41焦点的拉曼光谱探测系统42,以及用于探测中孔测量物镜7聚焦光斑解析电离的等离子体羽9组分的电离样品吸管18和质谱探测系统19,还包括用于探测激光诱导击穿光谱32的中孔分色器6、中孔反射镜29、位于中孔反射镜29反射光方向的激光诱导击穿光谱收集透镜30和激光诱导击穿光谱探测系统31。其中激光点光源系统24可由脉冲激光器26、聚焦透镜27和位于聚焦
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