[发明专利]后置分光瞳激光共焦LIBS光谱-质谱显微成像方法与装置

权利要求书

1.后置分光瞳激光共焦LIBS光谱-质谱显微成像方法，其特征在于：利用高空间分辨共焦显微系统的聚焦光斑对被测样品(8)进行轴向定焦与成像，利用激光诱导击穿光谱探测系统对后置分光瞳激光共焦显微系统聚焦光斑解吸电离被测样品(8)而产生的等离子体发射光谱进行探测，利用质谱探测系统对后置分光瞳激光共焦显微系统聚焦光斑解吸电离样品而产生的带电分子、原子等进行微区质谱成像，然后再通过探测数据信息的融合与比对分析继而实现被测样品(8)微区高空间分辨和高灵敏形貌、组分的成像与探测，包括以下步骤：

步骤一、光源系统(1)经过准直透镜(2)准直为平行光束(3)，平行光束(3)通过压缩聚焦光斑系统(4)、经分光棱镜透射(5)、二向色镜A(6)反射并由测量物镜(7)聚焦到被测样品(8)上；

步骤二、使计算机(30)控制精密三维工作台(10)带动被测样品(8)沿测量面法线方向在测量物镜(7)焦点附近上下移动，经被测样品(8)反射光线经过二向色镜A(6)反射形成返回光束(23)、返回光束(23)经过分光棱镜(5)反射后，经后置光瞳中的收集光瞳、探测物镜(13)、中继放大透镜(15)，汇聚透过针孔(16)后被光强探测器(17)接收，经过光强信号处理器得到后置分光瞳激光共焦轴向强度曲线(20)：

步骤三、利用后置分光瞳激光共焦轴向强度曲线(20)能够精确定位被测样品(8)该点轴向高度信息；

步骤四、计算机(30)依据后置分光瞳激光共焦轴向强度曲线(20)的“极值点”位置控制精密三维工作台(10)带动被测样品(8)沿测量面法线方向运动，使测量物镜(7)的聚焦光斑聚焦到被测样品(8)上；

步骤五、改变平行光束(3)照明模式，激发被测样品(8)的微区解吸电离产生等离子体羽(9)；

步骤六、利用离子吸管(28)将聚焦光斑解吸电离被测样品(8)产生的等离子体羽(9)中的分子、原子和离子吸入形成探测离子(22)，探测离子(22)进入质谱探测系统中进行质谱成像，测得对应聚焦光斑区域的质谱信息；

步骤七、利用LIBS光谱探测系统(25)的LIBS光谱探测器(27)对经二向色镜A(6)透射和LIBS耦合透镜(26)收集的激光诱导击穿光谱信号光束(21)进行探测，测得对应聚焦光斑区域的样品(8)元素组成信息；

步骤八、计算机(30)将后置分光瞳分光瞳激光共焦探测系统(14)测得的激光聚焦光斑位置样品高度信息、LIBS光谱探测系统(25)探测的激光聚焦微区的LIBS光谱信息、质谱探测系统(29)测得的激光聚焦微区的质谱信息进行融合处理，继而得到聚焦光斑微区的高度、光谱和质谱信息；

步骤九、计算机(30)控制精密三维工作台(10)使测量物镜(7)焦点对准被测样品(8)的下一个待测区域，然后按步骤二～步骤八进行操作，得到下一个待测聚焦区域的高度、光谱和质谱信息；

步骤十、重复步骤九直到被测样品(8)上的所有待测点均被测到，然后利用计算机(30)进行处理即得到被测样品形貌信息和完整组分信息。

2.根据权利要求1所述的后置分光瞳激光共焦LIBS光谱-质谱显微成像方法，其特征在于：使步骤一所述的平行光束(3)整形为环形光束，环形光束再经分光棱镜(5)透射、二向色镜A(6)反射、测量物镜(7)聚焦到被测样品(8)上解吸电离产生等离子体羽(9)。

3.根据要求权利1所述的后置分光瞳激光共焦LIBS光谱-质谱显微成像方法，其特征在于：所述光瞳为D型后置光瞳(11)或圆形后置光瞳(33)；收集光瞳为D型收集光瞳(12)或圆形收集光瞳(34)；D型后置光瞳(11)和D型收集光瞳(12)共同使用；圆形后置光瞳(33)和圆形收集光瞳(34)共同使用。

4.根据权利要求1所述的后置分光瞳激光共焦LIBS光谱-质谱显微成像方法，其特征在于：压缩聚焦光斑系统(4)用产生矢量光束的矢量光发生器(31)和光瞳滤波器(32)替代。