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_3

文档序号:9415678阅读:来源:国知局
透镜27焦点的针孔28构成;差动共焦光强探测器2可包括探测分光镜33,依次放置在探测分光镜33透射光方向的第一集光透镜12、第一探测针孔13、第一光强探测器14,还包括依次放置在探测分光镜33反射光方向的第二集光透镜34、第二探测针孔35和第二光强探测器36,第一探测针孔13置于第一集光透镜12焦前,第二探测针孔35置于第二集光透镜34焦后,第一集光透镜12与第二集光透镜34焦距相等,第一探测针孔13和第二探测针孔35离焦量大小相同方向相反。
[0054]由激光点光源系统24、准直透镜25、环形光发生系统3、分光镜5、中孔分色器6、轴向物镜扫描器11和中孔测量物镜7构成的激光聚焦系统用于产生超过衍射极限的微小聚焦光斑,该超衍射微小尺寸光斑具有测量样品表面和产生表面等离子体的双重功能。
[0055]由中孔测量物镜7、中孔分色器6、分光镜5、差动共焦光强探测器2构成的激光差动共焦探测系统,用于对被测样品8进行精密定焦和测量微小聚焦光斑位置的样品高度。
[0056]由电离样品吸管18和质谱探测系统19构成的质谱探测系统基于飞行时间法(TOF)探测等离子体羽9中的带电原子、分子等,来进行飞行时间质谱探测。
[0057]由中孔分光器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构成的激光诱导击穿光谱探测系统,用于对被测样品8的激光诱导击穿光谱32进行探测,测得对应聚焦光斑区域的元素组成信息;
[0058]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。
[0059]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。
[0060]由计算机10、二维工作台20和轴向物镜扫描器11构成的三维运动系统可对被测样品8进行轴向定焦定位和三维扫描。
[0061]由出射光束衰减器38和探测光束衰减器39构成光强调节系统,用于衰减聚焦光斑和差动光强探测器2探测光斑的强度,以适应样品表面定位时的光强强度需求。
[0062]脉冲激光器26的波长、脉宽和重复频率可根据需要选择。
[0063]对被测样品进行高分辨光谱-质谱成像的过程主要包括以下步骤:
[0064]步骤一、脉冲激光器26出射的光束经聚焦透镜27、针孔28和准直透镜25后准直为平行光束I,该平行光束I经出射光束衰减器38、环形光发生系统3、分光镜5、中孔分光器6反射、中孔测量物镜7后聚焦为超过衍射极限的微小光斑照射在被测样品8上;
[0065]步骤二、利用计算机10控制轴向物镜扫描器11,使由中孔测量物镜7、与中孔测量物镜7同轴放置的轴向物镜扫描器11、中孔分光器6、中孔分光器6反射方向的分光镜5、位于分光镜5反射光方向的二向色分光器40,二向色分光器40反射方向的探测光束衰减器39、差动共焦光强探测器2构成的激光差动共焦探测系统对被测样品8进行轴向扫描,测得第一共焦轴向强度曲线15和第二共焦轴向强度曲线,探测光束衰减器39用于衰减光强以避免光强点探测器2过饱和探测;
[0066]步骤三、将第二共焦轴向强度曲线15和第一共焦轴向强度曲线16差动相减得到差动共焦轴向强度曲线17,利用差动共焦轴向强度曲线17可以精确定位被测样品8该点轴向高度信息;
[0067]步骤四、计算机依据差动共焦轴向强度曲线17的零点位置zA值控制轴向物镜扫描器使中孔测量物镜7的聚焦光斑聚焦到被测样品8上,实现对被测样品8的轴向定焦;
[0068]步骤五、利用由中孔测量物镜7、与中孔测量物镜7同轴放置的轴向物镜扫描器11、中孔分光器6、中孔分光器6反射方向的分光镜5、位于分光镜5反射光方向二向色分光器40,二向色分光器40透射方向的拉曼光谱收集透镜41和拉曼光谱收集透镜41焦点处的拉曼光谱探测系统42构成的拉曼光谱探测系统对中孔测量物镜7聚焦到被测样品8的微区进行拉曼光谱探测,测得对应聚焦光斑区域的样品化学键及分子结构信息;
[0069]步骤六、改变脉冲激光器26的输出模式,调节出射光束衰减器38来增强中孔测量物镜7的聚焦光斑强度,激发被测样品8的微区解吸电离产生等离子体羽9 ;
[0070]步骤七、利用电离样品吸管18将聚焦光斑解吸电离被测样品8产生的等离子体羽9中的分子、原子和离子吸入质谱探测系统19中进行质谱成像,测得对应聚焦光斑区域的质谱信息;
[0071]步骤八、利用激光诱导击穿光谱探测系统31对经中孔分光器6透射、中孔反射镜29反射和激光诱导击穿光谱收集透镜30收集的激光诱导击穿光谱32对中孔测量物镜7聚焦到被测样品8的微区进行激光诱导击穿光谱探测,测得对应聚焦光斑区域的样品元素组成?目息;
[0072]步骤九、计算机10将激光共焦探测系统测得的激光聚焦光斑位置样品高度信息、拉曼光谱探测系统42探测的激光聚焦微区的拉曼光谱43、激光诱导击穿光谱探测系统31同时探测的激光聚焦微区的激光诱导击穿光谱32、质谱探测系统19同时探测的激光聚焦微区的质谱信息进行融合处理,继而得到聚焦光斑微区的高度、光谱和质谱信息;
[0073]步骤十、计算机10控制二维工作台20使中孔测量物镜7光轴对准被测样品8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区域的高度、光谱和质谱信息;
[0074]步骤十一、重复步骤九直到被测样品8上的所有待测点均被测到,然后利用计算机10进行处理即可得到被测样品8形态信息和完整组分信息。
[0075]实施例2
[0076]如图5所示,在实施例1的高空间分辨激光差动共焦诱导击穿、拉曼光谱-质谱显微成像装置中,环形光发生系统3可用沿光轴方向放置的产生矢量光束的矢量光束发生系统21和光瞳滤波器22替代,发生环形光束23,该环形光束经中孔分色器6反射、中孔测量物镜7聚焦为超过衍射极限的微小光斑照射在被测样品8上。
[0077]其余成像测量方法与实施例1相同。
[0078]实施例3
[0079]如图5所示,在实施例1的高空间分辨激光差动共焦诱导击穿、拉曼光谱-质谱显微成像装置中,计算机10可以控制二维扫描振镜系统37使中孔测量物镜7对准被测样品8的下一个待测区域。
[0080]其余成像测量方法与实施例1相同。
[0081]以上结合附图对本发明的【具体实施方式】作了说明,但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围。
[0082]本发明的保护范围由随附的权利要求书限定,任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。
【主权项】
1.激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法,其特征在于:利用高空间分辨激光差动共焦显微系统的聚焦光斑对样品进行轴向定焦与成像,利用拉曼光谱探测系统对共焦显微系统聚焦光斑激发样品产生的拉曼光谱进行探测,利用质谱探测系统对激光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进行探测,然后再通
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