[实用新型]凝视型共聚焦显微形貌光谱四维探测系统

说明书

本实用新型公开一种凝视型共聚焦显微形貌光谱四维探测系统，包括激发单元、前置光学单元、显微成像单元、中部扫描单元、后端接收单元；待测样品的激发光从激发单元导入，入射到中部扫描单元；中部扫描单元的振镜系统进行二维扫描，出射的激发光经过分束镜的反射入射到显微物镜，并聚焦待测样品；反射的光经过成像形成共轭显微图像；信号荧光或反射光返回后一路最终出射到外部光电探测器中，另外一路信号荧光或反射光入射到高光谱分光模组，形成荧光图谱或者反射图谱。系统将三维显微形貌和荧光或反射图谱数据融合成四维光谱形貌显微数据，具有极高的光谱分辨率和深度分辨率，对于原位微生物探测、工业样品微结构检测等领域具有巨大的应用价值。

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，具体涉及一种凝视型共聚焦显微形貌光谱四维探测系统。

背景技术

目前，高光谱成像以多通道光谱技术为基础，集光学成像和光谱测量为一体，可以同时获取目标的图像信息和对应的光谱信息。高光谱成像能够对物质的结构和成分进行分析、测量和处理，具有分析精度高、测量范围广等优点，广泛应用于石油、材料、农学、地质勘探、生物化学、医药卫生、环境保护、安全检测等领域。然而传统的高光谱成像技术只能获取待测物体的光谱信息，无法获得待测物体的三维形貌信息，对具有形貌和色度特征的物体无法还原其真实四维信息。传统的三维重建技术无法采集物体的光谱信息。显微镜系统可以放大观察待测样品的细节图像信息，是探测样品微观属性的重要工具，如何实现一体化采集待测样品的显微三维形貌和光谱信息是现在行业中的难点。另外高光谱成像技术用于显微检测时，商用式高光谱成像仪大多只能工作于单一探测模式，难以用于不同特性样品的多模式探测。

实用新型内容

为了克服现有技术中的问题，本实用新型公开了一种凝视型共聚焦显微形貌光谱四维探测系统。

一种凝视型共聚焦显微形貌光谱四维探测系统，包括激发单元，前置光学单元，显微成像单元，中部扫描单元，后端接收单元；所述的激发单元包括反射镜、光纤准直器，待测样品的激发光从激发单元导入，经过反射镜的调节入射到中部扫描单元；所述的中部扫描单元依次包括远心透镜、扫描透镜、振镜系统、第一分束器、滤波片，扫描透镜和远心透镜优化光束并进行扩束，振镜系统进行二维扫描；所述的前置光学单元包括载物台、显微物镜、位移台、分束镜，从中部扫描单元出射的激发光经过分束镜的反射入射到显微物镜，并聚焦在载物台上的待测样品，位移台用于调节待测样品的距离实现聚焦，待测样品激发的荧光信号或者反射光信号沿着原光路返回；所述的显微成像单元包括第四聚焦透镜、第一相机，从待测样品反射的光经过第四聚焦透镜成像在第一相机位置处，形成共轭显微图像；所述的后端接收单元包括第二分束器、第一聚焦透镜、针孔、第二聚焦透镜、高光谱分光模组，信号荧光或反射光沿着原光路经过中部扫描单元入射到后端接收单元中的第二分束器，经过第一聚焦透镜聚焦在针孔位置处，并出射到外部光电探测器中，另外一路信号荧光或反射光经过第二聚焦透镜入射到高光谱分光模组，形成荧光图谱或者反射图谱。

所述的高光谱分光模组依次包括狭缝、准直透镜、棱镜-光栅-棱镜、第三聚焦透镜、第二相机，光从中部扫描单元出射至狭缝位置被准直透镜准直为平行光，经过棱镜-光栅-棱镜后，不同波长的光经第三聚焦透镜聚焦在第二相机感光面的不同位置，从而形成光谱图像。

所述的显微成像单元的像面和荧光图谱或反射图谱像面共轭。

所述的前置光学单元中的位移台替换为液体变焦透镜，用于实现快速变焦，提高系统扫描的速度。

本实用新型的有益效果：

采用共聚焦探针原理来探测待测样品的三维形貌信息和荧光或反射图谱信息探测。将待测样品的三维形貌数据，荧光或反射图谱数据融合成四维数据立方体。系统具有深度分辨率高，光谱分辨率高， 数据融合精度优良等特性。新的光谱形貌数据体极大的提升对物质微观检测和分析的准确率。