激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法与装置

摘要

本发明属于显微光谱成像技术领域，涉及一种“图谱合一”的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法与装置。本发明将双轴共焦显微和光谱探测技术有机融合，利用瑞利光进行辅助探测，并结合拉曼光谱探测和布里渊光谱探测技术实现对系统高空间分辨图谱合一的探测，具有高空间分辨力。本发明具有三维层析几何成像、光谱探测和微区图谱层析成像三种模式，通过探测共焦拉曼光谱探测中遗弃的布里渊散射光来获得物质基本性质及多种交叉效应，同时利用共焦拉曼光谱探测技术和共焦布里渊光谱探测技术优势互补的特点实现对测量样品的微区形貌、状态、材质、属性等多个参数的获取，在生物医学、高能制造、材料化学等领域有广泛的应用前景。

主权项

一种激光双轴共焦布里渊‑拉曼光谱测量方法，其特征在于：1)采用双轴共焦显微的方式对被测样品(3)进行扫描，照明物镜(2)与采集物镜(7)对称分布在测量面法线(5)两侧，并且照明光轴(4)与测量面法线(5)的夹角为θ₁(6)，采集光轴(20)与测量面法线(5)的夹角为θ₂(31)，其中θ₁=θ₂；2)激发光经由照明物镜(2)聚焦到被测样品(3)上，激发出瑞利光和载有被测样品光谱特性的拉曼散射光和布里渊散射光，并被采集物镜(7)会聚到二向色分光系统(8)，光束经二向色分光系统(8)分光后，拉曼散射光被分离，拉曼散射光透射进入拉曼光谱探测系统(19)，瑞利光和布里渊散射光被反射至分光镜(38)，分光镜(38)的反射光进入布里渊光谱探测系统(39)，透射光进入差动探测系统(15)，数据处理系统(21)将获得的瑞利光信号拟合为共焦曲线(14)，利用共焦曲线极值点与焦点位置精确对应的特性，通过极值触发来精确捕获激发光斑焦点位置的光谱信息，实现高空间分辨的光谱探测；3)单独处理获取的瑞利光的信号时，获得高空间分辨的三维尺度层析图像；单独处理获取拉曼散射光的信号时，获得光谱图像，得到样品的材质信息；单独处理获取布里渊散射光的信号时，获得光谱图像，得到样品的应力、温度等信息；同时处理获取的瑞利光、拉曼散射光和布里渊散射光的信号时，获得高空间分辨的微区图谱层析成像，即被测样品几何位置信息和光谱信息的“图谱合一”；4)依据共焦曲线极值点与焦点位置精确对应的特性，测量过程中可以实时对被测样品进行精确跟踪定焦，保证被测样品在整个测量过程中始终处于焦点位置，抑制环境温度和振动等因素对光谱测量的影响，从而提高测量精度。