显微线偏振荧光光谱成像测量系统

本发明属于样品光学检测领域，具体说是一种显微线偏振荧光光谱成像测量系统。

背景技术：

1、线偏振荧光光谱测量系统是利用线偏振激发光激发样品分子的特征谱段，通过采集被测样品辐射的线偏振荧光进行采集与显示的装置，对线偏振荧光光谱的测量可以辅助分析分子的化学特性。

2、在进行线偏振荧光光谱测量时，为了在被测样品的同一侧完成激发光对被测样品的激发与被测样品辐射线偏振荧光的收集，通常采用二向色镜来实现线偏振荧光与激发光的分离，由于二向色镜对不同方向的线偏振光束的透射率不同，导致无法准确收集样品实际的线偏振荧光。

3、对于空间分布不均匀的被测样品，特别是金刚石对顶砧高压样品与液氮或液氦制冷的低温样品，样品的不同位置在受线偏振激发光激发后辐射的线偏振荧光是不同的，因此准确采集所述样品不同位置的线偏振荧光光谱信息是有必要的，而在目前还没有能够实现该功能的相关成果报道。

技术实现思路

1、为了解决以上问题，本发明提出了可以准确采集并测量被测样品线偏振荧光，并对被测样品样品区不同位置荧光进行采集并测量的方案，使准确测量被测样品线偏振荧光光谱并对被测样品不同位置的线偏振荧光光谱采集成为可能。

2、本发明的目的在于提供一种线偏振荧光光谱成像测量系统，所述系统是将被测样品的样品区划分成若干行若干列的矩阵，并用线偏振激发光激发相应矩阵元素对应的样品区，所述样品区辐射的线偏振荧光被光谱仪收集，通过改变被测样品的位置，完成对所述样品区对应的矩阵元素位置的线偏振荧光光谱的采集，从而实现对被测样品的线偏振荧光光谱的成像测量。

3、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

4、显微线偏振荧光光谱成像测量系统，包括：依次成一线排列的反射镜二、反射式物镜一、反射式物镜二、可移动反射镜、1/2波片，格兰棱镜，高通滤波片，聚焦镜一，还包括，光源发生系统、显微成像系统、光谱采集系统；

5、所述光源发生系统设于反射镜二的入射光路上；所述显微成像系统设于可移动反射镜的反射光路上；所述光谱采集系统设于聚焦镜一的透射光路上；所述反射式物镜一和反射式物镜二之间设有用于放置被测样品的空间。

6、所述光源发生系统包括：在反射镜二的入射光路上依次成一线排列的可移动分束片、偏振片、反射镜一，还包括设于反射镜一的入射光路上的激光光源和设于可移动分束片的入射光路上的白光光源。

7、偏振片设于具有绕激光传播方向旋转自由度的镜架上。

8、所述显微成像系统包括：反射镜三、聚焦镜二、ccd相机、第二数据传输线、第二计算机，其中，ccd相机通过第二数据传输线与第二计算机相连，所述反射镜三、聚焦镜二、ccd相机依次设于可移动反射镜的反射光路上。

9、所述显微成像系统包括：顺序连接的传光光纤输入端头、传光光纤、光谱仪、第一数据传输线、第一计算机，所述传光光纤输入端头设于聚焦镜一的透射光路上。

10、所述传光光纤输入端头设于具有垂直与光路传播方向上移动自由度的镜架上。

11、当对被测样品进行显微成像时，所述可移动分束片移动至偏振片和反射镜二之间，可移动反射镜位于反射式物镜二和1/2波片之间，白光光源发出的白光依次经过可移动分束片、反射镜二以及反射式物镜后照亮被测样品，使被测样品依次经过反射式物镜二、可移动反射镜后在显微成像系统中成像。

12、当对被测样品进行光谱测量时，所述可移动分束片和可移动反射镜分别移出一线排列，激光光源发出的自然激发光束依次经过反射镜一、偏振片、列的反射镜二、反射式物镜一、照射在被测样品上，使被测样品受激发后辐射出线偏振荧光，依次经过反射式物镜二、1/2波片，格兰棱镜，高通滤波片，聚焦镜一后在光谱采集系统中进行光谱测量。

13、所述被测样品固定于具有xyz方向移动自由度的平移台上。

14、所述1/2波片设于具有绕光束传播方向旋转自由度的电动镜架上。

15、显微线偏振荧光光谱成像测量方法，包括以下步骤：

16、当对被测样品进行显微成像时，所述可移动分束片移动至偏振片和反射镜二之间，可移动反射镜位于反射式物镜二和1/2波片之间，白光光源发出的白光依次经过可移动分束片、反射镜二以及反射式物镜后照亮被测样品，使被测样品依次经过反射式物镜二、可移动反射镜后在显微成像系统中成像；

17、当对被测样品进行光谱测量时，所述可移动分束片和可移动反射镜分别移出一线排列，激光光源发出的自然激发光束依次经过反射镜一、偏振片、列的反射镜二、反射式物镜一、照射在被测样品上，使被测样品受激发后辐射出线偏振荧光，依次经过反射式物镜二、1/2波片，格兰棱镜，高通滤波片，聚焦镜一后在光谱采集系统中进行光谱测量。

18、本发明具有以下有益效果及优点：

19、1.本发明设有可移动分束片与可移动反射镜，所述可移动分束片移动至偏振片与反射镜二之间，且可移动反射镜移动至反射式物镜二与1/2波片之间时，白光光源与显微成像系统被切换进光路，系统可以对被测样品进行显微成像与选区对焦，使多次重复实验过程中可以对被测样品相同位置进行原位测量。

20、2.本发明设有反射式物镜一与反射式物镜二，创新性的移除了同类报道中二向色镜，使激光光源的入射方向与被测样品线偏振荧光光束的收集方向分别位于被测样品两侧，使光谱采集系统采集到的荧光光谱与被测样品辐射的荧光光谱一致，消除了激光光源入射方向与被测样品线偏振荧光光束收集方向一致时，采用二向色镜进行分光造成的最终采集的线偏振荧光偏振成分与样品辐射的线偏振荧光偏振成分不一致的问题。

21、3.本发明被测样品安装于线性电机驱动的三维平移台上，测量过程中，所述三维平移台在所述线性电机驱动下移动，使被测样品于激光光源光束的重合位置发生变化，系统采集被测样品不同位置辐射的线偏振荧光并将所述线偏振荧光于被测样品受激发的位置相对应，从而实现对被测样品线偏振荧光光谱的成像测量。

技术特征：

1.显微线偏振荧光光谱成像测量系统，其特征在于，包括：依次成一线排列的反射镜二(6)、反射式物镜一(7)、反射式物镜二(9)、可移动反射镜(10)、1/2波片(11)，格兰棱镜(12)，高通滤波片(13)，聚焦镜一(14)，还包括，光源发生系统、显微成像系统、光谱采集系统；

2.根据权利要求1所述的显微线偏振荧光光谱成像测量系统，其特征在于，所述光源发生系统包括：在反射镜二(6)的入射光路上依次成一线排列的可移动分束片(5)、偏振片(4)、反射镜一(3)，还包括设于反射镜一(3)的入射光路上的激光光源(1)和设于可移动分束片(5)的入射光路上的白光光源(2)。

3.根据权利要求2所述的显微线偏振荧光光谱成像测量系统，其特征在于，偏振片(4)设于具有绕激光传播方向旋转自由度的镜架上。

4.根据权利要求1所述的显微线偏振荧光光谱成像测量系统，其特征在于，所述显微成像系统包括：反射镜三(20)、聚焦镜二(21)、ccd相机(22)、第二数据传输线(23)、第二计算机(24)，其中，ccd相机(22)通过第二数据传输线(23)与第二计算机(24)相连，所述反射镜三(20)、聚焦镜二(21)、ccd相机(22)依次设于可移动反射镜(10)的反射光路上。

5.根据权利要求1所述的显微线偏振荧光光谱成像测量系统，其特征在于，所述显微成像系统包括：顺序连接的传光光纤输入端头(15)、传光光纤(16)、光谱仪(17)、第一数据传输线(18)、第一计算机(19)，所述传光光纤输入端头(15)设于聚焦镜一(14)的透射光路上。

6.根据权利要求5所述的显微线偏振荧光光谱成像测量系统，其特征在于，所述传光光纤输入端头(15)设于具有垂直与光路传播方向上移动自由度的镜架上。

7.根据权利要求1或2所述的显微线偏振荧光光谱成像测量系统，其特征在于，当对被测样品进行显微成像时，所述可移动分束片(5)移动至偏振片(4)和反射镜二(6)之间，可移动反射镜(10)位于反射式物镜二(9)和1/2波片(11)之间，白光光源(2)发出的白光依次经过可移动分束片(5)、反射镜二(6)以及反射式物镜(7)后照亮被测样品(8)，使被测样品(8)依次经过反射式物镜二(9)、可移动反射镜(10)后在显微成像系统中成像。

8.根据权利要求1或2所述的显微线偏振荧光光谱成像测量系统，其特征在于，当对被测样品进行光谱测量时，所述可移动分束片(5)和可移动反射镜(10)分别移出一线排列，激光光源(1)发出的自然激发光束依次经过反射镜一(3)、偏振片(4)、列的反射镜二(6)、反射式物镜一(7)、照射在被测样品(8)上，使被测样品(8)受激发后辐射出线偏振荧光，依次经过反射式物镜二(9)、1/2波片(11)，格兰棱镜(12)，高通滤波片(13)，聚焦镜一(14)后在光谱采集系统中进行光谱测量。

9.根据权利要求1所述的显微线偏振荧光光谱成像测量系统，其特征在于，所述被测样品(8)固定于具有xyz方向移动自由度的平移台上；所述1/2波片(11)设于具有绕光束传播方向旋转自由度的电动镜架上。

10.显微线偏振荧光光谱成像测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于样品光学检测领域，具体说是一种显微线偏振荧光光谱成像测量系统。包括：依次成一线排列的反射镜二、反射式物镜一、反射式物镜二、可移动反射镜、1/2波片，格兰棱镜，高通滤波片，聚焦镜一，还包括，光源发生系统、显微成像系统、光谱采集系统；所述光源发生系统设于反射镜二的入射光路上；所述显微成像系统设于可移动反射镜的反射光路上；所述光谱采集系统设于聚焦镜一的透射光路上；所述反射式物镜一和反射式物镜二之间设有用于放置被测样品的空间。本发明对被测样品样品区不同位置荧光进行采集并测量的方案，使准确测量被测样品线偏振荧光光谱并对被测样品不同位置的线偏振荧光光谱采集成为可能。

技术研发人员：隋来志,张雨桐,牛光明,袁开军
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15