专利名称：声光光谱成像显微系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种声光光谱成像显微系统，当光谱范围在可见和近红外波段时，可进行微区的光谱图像采集，同时获取待测样本的形貌特征和光谱特性。应用领域包括生命科学、纳米材料、法医学等。
背景技术：
随着人们对显微探测技术的要求进一步提高，传统显微技术遇到了技术瓶颈当光源为白光时，白光中不同波长的光线穿过透镜，由于折射率的不同，使光线所成的像不能集中于一点，而呈现带有彩色边缘的光环，即产生色差，并降低透镜成像的清晰度；而采用单色光源或加滤光片时，则不能体现物质的光谱特性。这就给显微系统在某些场合的应用受到限制。声光光谱成像显微系统是将显微影像技术和光谱探测技术结合起来的光学仪器，可以拍摄微观目标的光谱图像信息，是显微探测技术的一项重大创新，是人类观测与认识微观世界的又一有力手段。基于AOTF的声光光谱成像显微系统具有结构简单、光谱转换快。无移动部件，可靠性高等优点。本发明之声光光谱成像显微系统主要由可变倍率光学显微部分、高分辨率CXD成像部分、声光可调分光部分和计算机控制与管理系统组成。本发明利用声光可调滤波器作为分光部分的核心元件，根据声光相互作用原理，依靠超声波频率的变化对透射光波长进行选择，其中对声光可调滤波器的研究已经成熟。本发明中AOTF将光源光谱分为单色光，并由分光器(11)分成两束一束作为透射样品成像的照明光源，通过聚光镜(9)和载物台(8)入射到盖玻片上的待测物体，其透射光束经分光镜C3)入射到高分辨率CCD(I)上，进行图像采集。改变超声波频率，光波长也相应的改变，实现了物体透射光谱图像的扫描。另一束作为反射样品成像的照明光源，当待测物体为非透明物体(如金属)时，该光束入射到待测物体上，其反射光经分光镜C3)入射到高分辨率CCD上。CCD将采集到的单色光谱信号转化为电信号，并输入到计算机中保存。上述过程与经典的光学显微镜非常类似，该部分技术是可以实现的。综上所述，该发明所涉及的技术(如信息管理系统、超声控制系统、图像采集系统、分光系统和系统搭建)已经成熟，该发明是可以实现的。
附图1是声光光谱成像显微系统的结构示意图；附图2是AOTF的结构示意图；附图3是声光光谱成像显微系统的工作流程图；附图4是500nm和700nm两种波长下一块血迹的光谱图像。
具体实施例方式以测量血液红细胞涂片的光谱图像来给出
具体实施例方式
第一步实验准备，先打开光源，预热，再检查其他部分是否工作正常；第二步选定待测目标——一块血迹置于载物台上；第三步启动计算机，打开控制与管理软件；第四步选择适当放大倍数的物镜，用肉眼观察待测目标，至待测目标成像清晰；第五步利用计算机输出与所需波长对应的超声波频率，由AOTF进行分光；第六步通过目镜观察待测目标，若图像清晰，用高分辨率C⑶进行图像采集，并由计算机进行图像分析、处理；若图像模糊，则调整焦距，重新观察，直到图像清晰再对其采集、分析和处理。
权利要求
1.一种声光光谱成像显微系统，其特征在于主要由可变倍率光学显微部分、高分辨率CCD成像部分、声光可调分光部分和计算机控制与管理系统四部分组成。该声光光谱成像显微系统以光学显微镜为基础，加入AOTF作为分光环节，将照明光分为不同波长进行扫描，从而实现显微谱图摄取。
2.根据权利要求1所述的可变倍率光学显微部分，其特征在于由目镜( 、物镜(6)、 载物台(8)、聚光镜(9)、反光镜(10)和分光器(3)组成。系统的放大倍数为100-1000倍。
3.根据权利要求1所述的高分辨率CCD成像部分，其特征在于所用的面阵探测器的探测光谱范围为400nm lOOOnm，与本发明设定的光谱相机的光谱范围相符。其图像分辨率须大于1600HX1280V。
4.根据权利要求1所述的声光可调分光部分，其特征在于采用TeO2作为分光晶体，压电换能器在TeA晶体的一端提供超声波，TeO2晶体的另一端添加泡沫状的吸声体，使超声波在晶体中以行波的形式传播。
5.根据权利要求4所述的TeO2分光晶体，其特征在于调节加在晶体上的超声波频率， 相应的入射光波长被衍射成士 1级衍射光，透射的零级光和+1级衍射光的总能量用挡光板 (12)吸收，减小对-1级衍射光(13)的干扰，并将-1级衍射光由分光器(11)分为两束，一束用于透射样品成像，一束用于反射样品成像。
6.根据权利要求4所述的压电换能器，其特征在于输入超声波频率范围为20MHz 500MHz，加载在Teh晶体上，对应的透射光谱范围为0. 4 μ m 1 μ m。
7.根据权利要求1所述的计算机控制与管理系统，其特征在于输出与所需波长对应的超声波频率，作用于压电换能器，以及控制高分辨率CCD成像部分，采集显微光谱图像。
全文摘要
本发明涉及一种声光光谱显微成像系统，可实现在可见光以及近红外波段摄取生物样本、化学样品、金属结构等微小样品的高分辨率光谱图像，为样品的形貌和性质的分析奠定基础。本发明其特征在于，将光学显微成像技术与声光调制分光技术有机结合起来，声光可调滤波器(AOTF)是实现光谱检测的核心分光元件，利用超声波在声光晶体中传播时形成体光栅结构，对入射光进行布拉格衍射，从而达到分光效果。并且其超声波频率与衍射光波长一一对应，改变超声波频率即可连续扫描光谱。声光光谱成像显微系统具有体积小、重量轻、全固态、无移动部件、抗震性能好、环境适应能力强等特点，从而可以在生命科学、纳米材料、法医学等领域获得广泛的应用。
文档编号G01N21/27GK102226756SQ20111007950
公开日2011年10月26日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者任玉, 张喜和, 张宇, 蔡红星, 谭勇, 郑峰, 郭沫然, 韩影 申请人:长春理工大学