[发明专利]一种激光相干衍射显微成像装置及应用

权利要求书

1.一种激光相干衍射显微成像装置，其特征在于：所述装置沿光束前进方向依次共轴排列有激光器（1）、衰减片（2）、第一透镜（3）、第一光阑（4）、第二透镜（5）、第二光阑（6）、样品台（7）及固定其的旋转支架、挡板（8）和CCD图像传感器（9），以及能实现CCD图像传感器左右、上下、前后移动的步进架，和连接CCD图像传感器的计算机（10）；其中所述衰减片、第一透镜、第一光阑、第二透镜、第二光阑固定在光具座上，所述挡板固定在CCD图像传感器上，CCD图像传感器固定放置在两个相互垂直的能左右、上下移动的步进架上，然后再固定在能沿光路方向前后移动的步进架上。

2.如权利要求1所述的激光相干衍射显微成像装置，其特征在于：所述衰减片衰减倍数为10倍～1000倍；所述第一透镜和第二透镜的焦距分别为50mm～3000mm，两个透镜的焦点重合，两透镜按焦距的比例压缩光束，第一光阑和第二光阑分别放在第一透镜和第二透镜的焦点上用于消除光路的杂散光；所述样品台放在激光的腰斑处，样品台的旋转支架旋转角度范围是0度～180度；所述挡板为正方型，边长1mm～3mm，设置于激光直射CCD图像传感器的路径上用于挡住直射到CCD图像传感器上的激光；所述CCD图像传感器收集的衍射信号传输到计算机。

3.权利要求1所述激光相干衍射显微成像装置的应用，步骤是：

第一步：部署一套激光相干衍射成像装置，所述装置沿光束前进方向依次共轴排列有激光器（1）、衰减片（2）、第一透镜（3）、第一光阑（4）、第二透镜（5）、第二光阑（6）、样品台（7）及固定其的旋转支架、挡板（8）和CCD图像传感器（9），以及能实现CCD图像传感器左右、上下、前后移动的步进架，和连接CCD图像传感器的计算机（10）；

第二步：压缩、聚焦和净化光束，方法如下：

选择衰减倍数为10倍～1000倍的衰减片；选择焦距分别为50mm～3000mm的第一透镜和第二透镜，调整两个透镜的距离，使两个透镜的焦点重合；第一光阑放置在第一透镜的焦点上，第二光阑放置在第二透镜的焦点上，以消除光路的杂散光，得到净化光束；

第三步：放入样品，采集衍射信号，方法如下：

样品台放在激光的腰斑处，将样品固定到样品台上；上下左右移动样品，用CCD图像传感器找到衍射信号，CCD图像传感器距离样品1cm～5cm，选择衍射信号的中间位置采集信号，曝光时间为1秒～8秒，曝光次数100次～1000次；然后调整两个相互垂直的步进架，使CCD图像传感器垂直光路移动,移动CCD图像传感器到衍射信号的左上角、左下角、右上角和右下角，分别采集几个位置的高角度信号；然后调整沿光路方向放置的步进架，使CCD图像传感器沿着光路远离样品移动，移动到距离样品的距离为1cm～100cm，按照相同的曝光时间和曝光次数收集较低角度的衍射信号；

第四步：依据保存到计算机中的衍射信号，将CCD图像传感器在1cm～5cm处收集到的不同位置衍射信号在计算机中合成单张的衍射图像，将CCD图像传感器沿光路移动后收集到的低角度衍射信号用来填补1cm～5cm处挡板挡住的衍射信号，用迭代算法得出重建物体振幅和相位图像。

第五步：每隔1度～10度旋转一次样品，每旋转一次，就重复第三、四步中的信号采集、振幅和相位重建的步骤，得到样品间隔1度～10度的振幅和相位图像；

第六步：将样品间隔1度～10度的振幅和相位图像用层析成像的方法合成物体的三维图像。