生矢量光束的矢量光束發(fā)生系統(tǒng)和光瞳濾波器替代。
[0032]本發(fā)明的一種高空間分辨激光分光瞳差動(dòng)共焦光譜-質(zhì)譜顯微成像裝置中，包括D型照明收集鏡可替換為圓形照明收集鏡。
[0033]本發(fā)明的一種高空間分辨激光分光瞳差動(dòng)共焦光譜-質(zhì)譜顯微成像裝置中，包括第一光強(qiáng)點(diǎn)探測(cè)器和第二光強(qiáng)點(diǎn)探測(cè)器可以用一個(gè)CCD探測(cè)器替代。
[0034]有益效果
[0035]本發(fā)明對(duì)比已有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0036]I)將具有高空間分辨能力的分光瞳差動(dòng)共焦顯微技術(shù)與質(zhì)譜探測(cè)技術(shù)相融合，使分光瞳差動(dòng)共焦顯微成像系統(tǒng)的光斑實(shí)現(xiàn)聚焦探測(cè)和樣品解析電離雙重功能，可實(shí)現(xiàn)樣品微區(qū)質(zhì)譜的高空間質(zhì)譜顯微成像；
[0037]2)激光誘導(dǎo)擊穿光譜的同時(shí)探測(cè)，克服了現(xiàn)有激光質(zhì)譜儀無(wú)法對(duì)中性原子、分子、中離子及基團(tuán)等進(jìn)行探測(cè)的不足，可以獲得更為全面的微區(qū)組分信息；
[0038]3)利用分光瞳差動(dòng)共焦曲線的過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行樣品預(yù)先定焦，使最小聚焦光斑聚焦到樣品表面，可實(shí)現(xiàn)樣品微區(qū)高空間分辨質(zhì)譜探測(cè)和微區(qū)顯微成像，有效地發(fā)揮分光瞳差動(dòng)共焦系統(tǒng)高空間分辨的潛能；
[0039]4)利用分光瞳差動(dòng)共焦曲線過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行樣品預(yù)先定焦處理，可抑制現(xiàn)有質(zhì)譜儀因長(zhǎng)時(shí)間質(zhì)譜成像中聚焦光斑相對(duì)被測(cè)樣品的漂移問(wèn)題；
[0040]5)利用壓縮聚焦光斑技術(shù)，提高了激光質(zhì)譜儀的空間分辨能力；
[0041]6)利用雙軸結(jié)構(gòu)光束斜入射探測(cè)，克服了現(xiàn)有共焦顯微成像技術(shù)無(wú)法抑制焦面雜散光干擾的缺陷，抗雜散光能力強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0042]圖1為高空間分辨激光分光瞳差動(dòng)共焦光譜-質(zhì)譜顯微成像方法示意圖；
[0043]圖2為實(shí)施例1的高空間分辨激光分光瞳差動(dòng)共焦光譜-質(zhì)譜顯微成像方法與裝置圖；
[0044]圖3為實(shí)施例2的高空間分辨激光分光瞳差動(dòng)共焦光譜-質(zhì)譜顯微成像方法與裝置圖；
[0045]其中:1-點(diǎn)光源、2-準(zhǔn)直透鏡、3-平行光束、4-壓縮聚焦光斑系統(tǒng)、5-D型照明收集鏡、6-D型照明光瞳、7-D型收集光瞳、8-入射光軸、9-被測(cè)樣品、10-測(cè)量面法線、11-等離子體羽、12-采集光軸、13-采集透鏡、14-中繼放大透鏡、15-焦面、16-放大艾里斑、17-第一光強(qiáng)點(diǎn)探測(cè)器、18-第二光強(qiáng)點(diǎn)探測(cè)器、19-艾里斑第一微區(qū)、20-艾里斑第二微區(qū)、21-第一離軸共焦軸向強(qiáng)度曲線、22-第二離軸共焦軸向強(qiáng)度曲線、23-差動(dòng)共焦軸向強(qiáng)度曲線、24-計(jì)算機(jī)、25-三維工作臺(tái)、26-電離樣品吸管、27-質(zhì)譜探測(cè)系統(tǒng)、28-分色器、29-光譜收集透鏡、30-光譜探測(cè)系統(tǒng)、31-矢量光束發(fā)生系統(tǒng)、32-光瞳濾波器、33-圓形照明收集鏡、34-圓形照明光瞳、35-圓形收集光瞳、36-CXD探測(cè)器、37-出射光束衰減器、38-探測(cè)光束衰減器、39-脈沖激光器、40-聚光透鏡、41-傳光光纖、42-激光誘導(dǎo)擊穿光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0047]本發(fā)明的核心方法如圖1所示，其中，由壓縮聚焦光斑系統(tǒng)4和D型照明收集鏡5的D型照明光瞳6構(gòu)成的環(huán)形光橫向超分辨系統(tǒng)，用于壓縮聚焦光斑橫向尺寸。
[0048]以下實(shí)施例均是在圖1基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。
[0049]實(shí)施例1
[0050]如圖2所示的高空間分辨激光分光瞳差動(dòng)共焦光譜-質(zhì)譜顯微成像裝置中，壓縮聚焦光斑系統(tǒng)4由矢量光束發(fā)生系統(tǒng)31、光瞳濾波器32替代，D型照明收集鏡5可由圓形照明收集鏡33替代，第一強(qiáng)度點(diǎn)探測(cè)器17和第二強(qiáng)度點(diǎn)探測(cè)器18由CXD探測(cè)器36替代。
[0051]如圖2所示的高空間分辨激光分光瞳差動(dòng)共焦光譜-質(zhì)譜顯微成像裝置包括點(diǎn)光源1、沿入射光軸8方向放置的準(zhǔn)直透鏡2、矢量光束發(fā)生系統(tǒng)31、光瞳濾波器32和聚焦光斑到被測(cè)樣品9的圓形照明收集鏡33的圓形照明光瞳34，還包括圓形照明收集鏡33的圓形收集光瞳35、位于采集光軸12方向的采集透鏡13、中繼放大透鏡14和位于中繼放大透鏡14焦面15上的CCD探測(cè)器36，以及用于圓形照明收集鏡33聚焦光斑解析電離的離子體羽11組分的電離樣品吸管26和質(zhì)譜探測(cè)系統(tǒng)27，入射光軸8和采集光軸12之間的夾角為2 α，并關(guān)于測(cè)量面法線10對(duì)稱。
[0052]主要構(gòu)成的功能如下:
[0053]由點(diǎn)光源1、沿入射光軸8放置的準(zhǔn)直透鏡2、矢量光束發(fā)生系統(tǒng)31、光瞳濾波器32、聚焦光斑到被測(cè)樣品9的圓形照明收集鏡33的圓形照明光瞳34構(gòu)成的激光聚焦系統(tǒng)用于產(chǎn)生超過(guò)衍射極限的微小聚焦光斑，該超衍射微小尺寸光斑具有測(cè)量樣品表面和產(chǎn)生表面等離子體的雙重功能。
[0054]由沿采集光軸12方向的圓形照明收集鏡33的圓形收集光瞳35、采集透鏡13、中繼放大透鏡14、位于中繼放大透鏡14焦面15上的CCD探測(cè)器36構(gòu)成的激光分光瞳差動(dòng)共焦探測(cè)系統(tǒng)對(duì)被測(cè)樣品9進(jìn)行精密定焦，并對(duì)圓形照明收集鏡33聚焦到被測(cè)樣品9的微區(qū)進(jìn)行成像，測(cè)得對(duì)應(yīng)聚焦光斑區(qū)域的形態(tài)信息；
[0055]由電離樣品吸管26和質(zhì)譜探測(cè)系統(tǒng)27構(gòu)成的質(zhì)譜探測(cè)系統(tǒng)基于飛行時(shí)間法(TOF)探測(cè)等離子體羽11中的帶電原子、分子等，來(lái)進(jìn)行飛行時(shí)間質(zhì)譜探測(cè)。
[0056]由沿采集光軸12放置的采集透鏡13、分色鏡28、位于分色鏡28反射光方向的光譜收集透鏡29和位于光譜收集透鏡29焦點(diǎn)處的光譜探測(cè)系統(tǒng)30構(gòu)成的光譜探測(cè)系統(tǒng)，用于對(duì)被測(cè)樣品9的激光誘導(dǎo)擊穿光譜42進(jìn)行探測(cè)，測(cè)得對(duì)應(yīng)聚焦光斑區(qū)域的組分信息；
[0057]由矢量光束發(fā)生系統(tǒng)31、光瞳濾波器32和圓形照明收集鏡33的圓形照明光瞳34構(gòu)成的徑向偏振光縱向場(chǎng)緊聚焦系統(tǒng)用于壓縮聚焦光斑橫向尺寸。
[0058]由計(jì)算機(jī)24、三維工作臺(tái)25構(gòu)成的三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可對(duì)被測(cè)樣品9進(jìn)行軸向定焦定位和三維掃描。
[0059]對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行高分辨質(zhì)譜成像的過(guò)程主要包括以下步驟:
[0060]步驟一、點(diǎn)光源I出射的光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡2后準(zhǔn)直為平行光束3，該平行光束3經(jīng)矢量光束發(fā)生系統(tǒng)31、光瞳濾波器32生成環(huán)形光束，該環(huán)形光束再經(jīng)圓形照明收集鏡33的圓形照明光瞳34聚焦為超過(guò)衍射極限的微小光斑照射在被測(cè)樣品9上；
[0061]步驟二、利用計(jì)算機(jī)24控制三維工作臺(tái)25使由圓形收集光瞳35、中繼放大透鏡14和位于中繼放大透鏡14焦面15上的CCD探測(cè)器36構(gòu)成的激光分光瞳差動(dòng)共焦探測(cè)系統(tǒng)對(duì)被測(cè)樣品9進(jìn)行軸向掃描，對(duì)放大艾里斑16進(jìn)行分割探測(cè)，得到艾里斑第一微區(qū)19和艾里斑第二微區(qū)20的強(qiáng)度特性曲線分別為第一離軸共焦軸向強(qiáng)度曲線21和第二離軸共焦軸向強(qiáng)度曲線22 ；
[0062]步驟三、將第一離軸共焦軸向強(qiáng)度曲線21和第二離軸共焦軸向強(qiáng)度曲線22相減處理得到分光瞳差動(dòng)共焦軸向強(qiáng)度曲線23 ;
[0063]步驟四、計(jì)算機(jī)24依據(jù)分光瞳差動(dòng)共焦軸向強(qiáng)度曲線23的零點(diǎn)位置“值控制三維工作臺(tái)25帶動(dòng)被測(cè)樣品9沿測(cè)量面法線10方向運(yùn)動(dòng)，使圓形照明收集鏡33的聚焦光斑聚焦到被測(cè)樣品9上，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)樣品9的初始定焦；
[0064]步驟五、利用電離樣品吸管26將聚焦光斑解吸電離被測(cè)樣品9產(chǎn)生的等離子體羽11中的分子、原子和離子吸入質(zhì)譜探測(cè)系統(tǒng)27中進(jìn)行質(zhì)譜成像，測(cè)得對(duì)應(yīng)聚焦光斑區(qū)域的質(zhì)譜信息；
[0065]步驟六、利用由沿采集光軸12方向的圓形收集光瞳34、采集透鏡13、中繼放大透鏡14、中繼放大透鏡14焦點(diǎn)處的CCD探測(cè)器36構(gòu)成的激光分光瞳差動(dòng)共焦探測(cè)系統(tǒng)同時(shí)對(duì)被測(cè)樣品9表面等離子體羽11對(duì)應(yīng)的微區(qū)形態(tài)進(jìn)行成像，測(cè)得區(qū)域形態(tài)信息；
[0066]步驟七、利用光譜探測(cè)系統(tǒng)30對(duì)經(jīng)分色器28反射和光譜收集透鏡29收集的激光誘導(dǎo)擊穿光譜42進(jìn)行探測(cè)，測(cè)得對(duì)應(yīng)聚焦光斑區(qū)域的光譜信息；
[0067]步驟八、計(jì)算機(jī)24將激光分光瞳共焦探測(cè)系統(tǒng)測(cè)得的激光聚焦微區(qū)形態(tài)信息、光譜探測(cè)系統(tǒng)30同時(shí)探測(cè)激光聚焦微區(qū)的激光誘導(dǎo)擊穿光譜信息、質(zhì)譜探測(cè)系統(tǒng)27同時(shí)測(cè)得的激光聚焦微區(qū)的質(zhì)譜信息進(jìn)行融合處理，得到聚焦光斑微區(qū)的形態(tài)、光譜和質(zhì)譜信息;
[0068]步驟九、計(jì)算機(jī)24控制三維工作臺(tái)24使圓形照明收集鏡33對(duì)準(zhǔn)被測(cè)樣品的下一個(gè)待測(cè)區(qū)域，然后按步驟二?步驟七進(jìn)行操作，得到下一個(gè)待測(cè)聚焦區(qū)域的形態(tài)和質(zhì)譜信息;
[0069]步驟十、重復(fù)步驟八直到被測(cè)樣品9上的所有待測(cè)點(diǎn)均被測(cè)到，然后利用計(jì)算機(jī)18進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和圖像重構(gòu)處理，即可得到被測(cè)樣品形態(tài)信息和質(zhì)譜信息。
[0070]實(shí)施例2
[0071]如圖3所示的高空間分辨激光分光瞳差動(dòng)共焦光譜