[发明专利]一种实现光学聚焦和连续扫描的透射电镜系统及方法

权利要求书

1.一种实现光学聚焦和连续扫描的透射电镜系统，其特征在于，所述透射电镜系统包括透射电子显微镜和激光引导系统，所述透射电子显微镜具有样品杆，所述透射电子显微镜的成像方向垂直于所述样品杆，所述样品杆具有光纤束，所述激光引导系统包括空间光调制器和图像采集器件，所述激光引导系统引导偏振激光从所述光纤束的第一端进入所述光纤束，并从所述光纤束的第二端出射到所述图像采集器件，所述图像采集器件基于所采集到的图像信息确定所述空间光调制器加载的相位信息，所述空间光调制器用于对所述偏振激光的至少部分进行调制，并将调制后的偏振激光引入所述光纤束，对所述空间光调制器所加载的所述相位信息进行修饰处理，叠加倾斜相位因子，以实现聚焦点连续扫描。

2.根据权利要求1所述的实现光学聚焦和连续扫描的透射电镜系统，其特征在于，所述激光引导系统将偏振激光分成参考光波和物光波，并将所述物光波引导通过所述光纤束，所述空间光调制器对所述参考光波进行调制，并与从所述光纤束出射的物光波离轴干涉，所述图像采集器件采集离轴干涉的数字全息图，基于所述数字全息图重建所述物光波的共轭相位信息并加载到所述空间光调制器，所述激光引导系统还用于在遮挡物光波的情况下，将被空间光调制器调制后的参考光波耦合至所述光纤束的第一端，从而在所述光纤束的第二端实现光波的聚焦。

3.根据权利要求1所述的实现光学聚焦和连续扫描的透射电镜系统，其特征在于，在用于图像采集的图像采集器件上选取任意目标点的光强做反馈，迭代调整所述空间光调制器上加载的相位信息，直到所述光纤束聚焦于所述目标点。

4.根据权利要求2所述的实现光学聚焦和连续扫描的透射电镜系统，其特征在于，所述样品杆包括：前端头和样品杆本体；其中，所述前端头的第一端与所述样品杆本体相接，所述前端头的第二端上安装有样品，所述样品杆内的光纤束从其一端延伸到另一端并对向所述前端头上所述样品。

5.根据权利要求4所述的实现光学聚焦和连续扫描的透射电镜系统，其特征在于，所述前端头包括：样品固定件和三维定位装置，样品固定件用于固定所述样品，所述光纤束延伸进入所述前端头并且其前端由所述三维定位装置进行定位。

6.根据权利要求5所述的实现光学聚焦和连续扫描的透射电镜系统，其特征在于，所述前端头还包括后端外壳和前端支架，所述后端外壳与所述样品杆本体相接，所述前端支架呈U型，所述样品固定件安装在所述前端支架上，所述三维定位装置固定在所述后端外壳内。

7.一种操作权利要求1-6中任一项所述的系统进行光学聚焦和连续扫描的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

步骤S1、发射偏振激光，并将偏振激光引导通过样品杆中的光纤束，采集从光纤束出射的光波，基于所采集的光波信息进行空间光调制器的加载；

步骤S2、对空间光调制器加载的图案信息进行修饰处理，叠加上相应的倾斜相位因子，再加载到空间光调制器上，引导激光经空间光调制器调制后从光纤束的第一端耦合进入所述光纤束，实现激光焦点的偏移；

步骤S3、改变叠加的倾斜相位因子并重复步骤S2，调节光纤束端面会聚激光的出射位置。

8.根据权利要求7所述的进行光学聚焦和连续扫描的方法，其特征在于，步骤S1中基于所采集的光波信息进行空间光调制器的加载包括：

将偏振激光分成物光波和参考光波，使所述物光波从样品杆的光纤束的第二端入射，在所述样品杆的第一端出射后与参考光波在第一图像采集器件处形成离轴干涉，获得相应的数字全息图，基于数字全息图重建所述物光波的共轭相位信息，将所述共轭相位信息加载到所述空间光调制器。

9.根据权利要求7所述的进行光学聚焦和连续扫描的方法，其特征在于，步骤S1中基于所采集的光波信息进行空间光调制器的加载包括：

在用于图像采集的图像采集器件上选取任意目标点的光强做反馈，迭代调整所述空间光调制器上加载的相位信息，直到所述光纤束聚焦于所述目标点。