[发明专利]通过自适应空间采样获取和形成光谱测定图像的方法

说明书

本发明涉及一种用于获取和形成光谱测定图像(Pict)的方法，包括以下步骤：a)获取样本(1)的区域(4)的初始结构图像(IM0)；b)分解初始结构图像(IM0)，从而确定样本(1)的所述区域(4)的多尺寸空间采样；c)根据步骤b)中确定的多尺寸空间采样来确定样本的所述区域(4)的多个光谱测定测量位置(Xi，Yj)；d)对于步骤c)中确定的各个光谱测定测量位置(Xi，Yj)，相继地定位激发束并获取光谱测定测量；并且e)根据步骤d)中获取的光谱测定测量逐点地重建光谱测定图像(Pict)。

技术领域

本发明总体上涉及用于获取样本的光谱或高光谱图像的方法和仪器的领域，其基于使用拉曼、荧光、光致发光或阴极发光光谱测定的逐点测量技术和逐点图像重建。

更具体地，本发明涉及一种用于逐点获取和形成样本的光谱、高光谱图像或光谱测定图像的方法。

本发明具体涉及一种用于在拉曼显微光谱测定中快速获取和重建样本的图像的方法，高空间分辨率图像是逐点形成的。

背景技术

单点光谱测定测量通常足以用于分析空间均匀的样本。然而，在空间不均匀的样本的情况下，期望以根据样本的结构或显微结构适应的空间分辨率逐点构建图像的形式执行光谱测定测量。

基于光谱的逐点获取和空间分辨的光谱测定图像的重建，已知不同的光谱测定成像技术。这些系统需要样本相对于测量仪器和聚焦到一点的激发束的移位、或者激发束相对于样本的扫描、或者样本的束扫描和移位的组合。

在基于样本移位的拉曼显微光谱测定成像系统中，样本被放置在电机驱动的或配备有压电致动器的板上，以使样本沿两个横向方向(XY)移位。激光激发束在直径约为1微米的区域中聚焦到样本上。样本的移位通常遵循沿X和沿Y具有恒定间距的周期性栅格。在样本的每个新位置处获取光谱。处理软件由该组测量重建高光谱图像。

从专利文献EP 1983332 A中还已知一种光谱学成像方法和一种用于扫描探测固定样本的表面的系统。文献EP 1983332 A描述了一种光谱学成像设备，该光谱学成像设备包括扫描装置(也称为扫描仪)，该扫描装置用于通过使激光激发束沿两个横向方向角移位来探测固定样本的表面。更确切地说，文献EP 1983332 A描述了一种放置在共聚焦显微镜的管中的扫描装置，以便插入拉曼光谱仪的显微镜透镜与注入-拒波滤光器之间。扫描装置在一个方向上操作以使激光激发束成角度地移位，以便将其定位在样本表面的不同点处。通过使光反向返回，该扫描装置在反向方向上操作以收集拉曼后向散射束并将其传输至检测系统(例如，拉曼光谱仪)。该设备使得可以在约10分钟内逐点获取具有约50x50个点的分辨率的样本表面的一部分的拉曼光谱测定图像。显微镜透镜的放大倍数变化使得可以改变样本上扫描表面的范围。

其他专利文献描述了束扫描显微光谱测定成像设备(参见例如WO 2010/069987、US 2005/128476或JP 2001 091848)。

无论选择何种类型的移位，图像的逐点获取的持续时间是由每个点的获取持续时间和图像的点数确定的。每个点的获取持续时间与光和每个点和光谱分辨率相关联。图像的点数取决于样本相对于激发束的移位和相对于样本的该束的移位，这决定了图像的空间分辨率。

单个拉曼光谱的获取通常需要0.1毫秒至1分钟，平均为1秒。为了获得具有高的空间分辨率和光谱分辨率的图像，拉曼显微光谱测定图像的获取持续时间可以达到几小时甚至几十小时。这些持续时间不适用于分析几个样本。

减少光谱测定图像的获取持续时间的主要选项是减少每个点的获取持续时间并减少一个图像中的点数。然而，这些选项通常导致重建图像的质量损失、每个点的信噪比的降低和/或重建图像的空间分辨率的降低。

在某些应用中，期望减少显微光谱测定图像或高光谱图像的获取持续时间而不损失逐点重建的图像中的光度、信噪比、光谱分辨率、或空间分辨率。