[发明专利]一种基于CARS的断层扫描成像装置、检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于CARS的断层扫描成像装置、检测系统及方法，其包括：探测光源，其输出由泵浦光及斯托克斯光所合成的探测激光光束；待测样品承载台；光学机械装置，其使得光束穿过待测样品时改变光束到座标原点距离l和入射角θ；滤光片，以滤除泵浦光以及斯托克斯光；以及探测器以对待测样品受激所产生的相干反斯托克斯拉曼散射光进行检测；其中，光束探测激光光束穿过待测样品，基于待测样品的三阶非线性效应所产生相干反斯托克斯拉曼散射光，经由滤光片滤除混杂于相干反斯托克斯拉曼散射光中的泵浦光以及斯托克斯光后，由探测器进行检测。本发明解决了已有技术不能满足对稳定分布样品浓度、温度场等信息进行大范围断层扫描等使用需求的缺陷。

技术领域

本发明属于激光光谱技术领域，具体涉及一种基于CARS的断层扫描成像装置、检测系统及方法。

背景技术

CARS(相干反斯托克斯拉曼散射)光谱技术是一种三阶非线性激光光谱技术，利用分子的拉曼活性共振获取气态、液态和固态中分子的光谱信号。与普通的拉曼光谱技术相比，具有SN比高、信号不易受到荧光信号干扰的优点。但是目前的CARS技术的应用多注重一维、二维的成像。例如，探测均匀气体、液体中的样品浓度；或者利用CARS显微镜技术，通过扫描振镜的二维扫描快速取得样品的二维样品浓度分布；或者通过扫描获得火焰的二维温度场。但是上述技术尚不能满足对稳定分布样品浓度、温度场等信息进行断层扫描等使用需求。

发明内容

鉴于已有技术不能满足对稳定分布样品浓度、温度场等信息进行断层扫描等使用需求的缺陷，本发明的目的是要提供一种基于CARS的断层扫描成像装置，其结合了相干反斯托克斯拉曼光谱技术和Radon变换技术来对样品进行断层扫描，以得到待测样品浓度和其温度的三维分布。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种基于CARS的断层扫描成像装置，其特征在于，包括：

探测光源，其用以输出由泵浦光以及斯托克斯光所合成的探测激光光束；

待测样品承载台；

光学机械装置，其用以使得所述探测激光光束穿过承载于其上的待测样品时能够改变光束到座标原点距离l和入射角θ；

滤光片，其用以滤除泵浦光以及斯托克斯光；

以及探测器，其用以对待测样品受激所产生的相干反斯托克斯拉曼散射光进行检测；

其中，所述探测激光光束穿过待测样品，基于待测样品的三阶非线性效应所产生相干反斯托克斯拉曼散射光，经由滤光片滤除混杂于相干反斯托克斯拉曼散射光中的泵浦光以及斯托克斯光后，由探测器对待测样品受激所产生的相干反斯托克斯拉曼散射光进行检测。

基于上述方案，进一步优选的，

所述探测激光光束依据待测样品所对应的拉曼频移设置泵浦光以及斯托克斯光之间的频率差。

基于上述方案，进一步优选的，

所述装置依据待测样品检测需求设置探测激光光束以及探测器类型；若检测温度断层扫描参数则所述探测激光光束选择宽带激光光束，同时所述探测器选择光谱仪光纤；若检测样品浓度分布扫描参数则所述探测激光光束选择窄带激光光束，同时所述探测器选择Pin管。

基于上述方案，进一步优选的，

所述装置还包括数据分析器，其用以依据探测器所检测的相干反斯托克斯拉曼散射光信号分析获得待测样品各断层所对应的样品浓度分布扫描参数或者温度断层扫描参数。

基于上述方案，进一步优选的，