[发明专利]一种低维材料各向异性显微的成像方法和装置

权利要求书

1.一种低维材料各向异性显微的成像方法，其特征在于能够利用材料的光学各向异性进行高分辨率高对比度的各向异性显微成像，并能快速、简单、准确、无损的同时测定大范围内样品的晶向，所述方法包括：首先将显微镜的普通分束镜更换为无偏分束镜，并根据透射谱使用滤波片，从而达到非偏振分光的目的，将需要测量的低维样品放置于物镜下，利用转台自动旋转偏振片并利用程序自动拍摄不同旋转角度下的偏振光学图像。提取每张图像相同像素点的最大和最小亮度值，并计算其差值，最后将差值按照不同的像素点依次绘制到一张图像上，得到了强度域的各向异性图像。提取每张偏振光学图像相同像素点最大亮度值所对应的旋转角度，并将角度值以箭头的形式绘制到强度域的各向异性图像中，便得到了包含晶向信息的各向异性图像。用不同颜色去标识不同取向的区域，而不是用箭头，这样便得到了角度域的各向异性图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所测量的低维材料包括：二维材料，如黑磷、二硫化铼、二硒化铼；一维材料，如银纳米线、碳纳米管。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所测量的低维材料的基底可以包括：硅片、玻璃、PDMS、石英片，蓝宝石等各向同性或各向异性较弱的材料。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用非偏振分光，显微镜中的分束镜需更换为无偏振依赖的分束镜，如Chroma，50/50的分束镜。通过测量无偏分束镜的透射谱，采用带通滤波片将入射光限制在s光和p光透射率差异最小的波段。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，偏振片的旋转，图像的拍摄和处理均是全自动操作。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，图像强度和角度的提取为逐个像素提取，各向异性成像为四维成像：增加了强度和角度维度。

7.一种低维材料各向异性显微的成像装置，其特征在于，包括：光出射单元，光源为光纤导光卤素灯，具有良好的非偏振依赖的特性和良好的聚光性；偏振调制单元，通过转台自动旋转偏振片，可以灵活地改变光的偏振态；非偏振分光单元，通果无偏振依赖的分束镜，并根据其透射谱采用相应波段的滤波片，从而将分束镜对偏振态的改变降到最小；干涉反射结构单元，根据干涉反射原理，将透明基底上的样品倒置，并利用油镜观测，从而达到提升样品各向异性信号的目的。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，光出射单元包括：无偏振依赖效应的卤素灯光源，采用光纤以及光纤聚焦透镜可以最大限度排除杂光影响，并且保持了很好的聚光特性。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，偏振调制单元包括：用于灵活控制光偏振态变化的偏振片以及高精度的电动转台。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，非偏振分光单元包括：无偏振依赖的分束镜，并且通过测量其透射谱，利用带通滤波片将入射光限制在s光和p光透射率差异最小的波段，从而使分束镜对于偏振态的改变最小。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，干涉反射结构单元包括：厚度小于物镜工作距离的透明基底，油镜以及与基底折射率相近的油浸物质。通过将样品倒置，并利用油镜观察，增强透明基底上样品的各向异性信号。