[发明专利]一种深空探测微区自适应拉曼荧光成像联用系统

摘要

本发明公开了一种深空探测微区自适应拉曼荧光成像联用系统，该系统由主控制器、光谱仪、光纤、三维电机驱动器、三维精密电动平台与光学头部组成。本发明的有益效果是，提供了一种自适应拉曼荧光成像联用系统，可在微区分析时自适应地调整聚焦光斑的直径；将电子目镜的区域平均灰度作为扫描成像点强度，同时满足自聚焦和宽谱扫描成像的要求；可同时实现三维空间主动激光拉曼、高光谱荧光、可见宽谱扫描成像，提供多种信息以进行微区分析。

主权项

一种深空探测微区自适应拉曼荧光成像联用系统，包括主控制器(7)、光谱仪(12)、光纤(13)、三维电机驱动器(1)、三维精密电动平台(29)与光学头部(2)；其特征在于：所述的光学头部(2)由紫外拉曼激光器(3)、紫外干涉滤光片(5)、次级电机驱动器(6)、次级直线电动平台(9)、低倍紫外显微物镜(8)、双色镜(27)、长工作距离高倍紫外显微物镜(25)、主电机驱动器(21)、主直线电动平台(22)、紫外瑞利滤光片(16)、比例分光片(17)、显微物镜(14)、管透镜(33)和电子目镜(11)组成；电子目镜(11)内有成像镜头(32)和图像传感器(31)；所述的紫外拉曼激光器(3)沿主光轴(4)发出的柱形近准直激光束(30)穿过紫外干涉滤光片(5)，可滤除紫外拉曼激光器(3)发出的紫外激光的分频谐波干扰，使得其激发的拉曼信号信噪比更高；柱形近准直激光束(30)穿过紫外干涉滤光片(5)后，穿过低倍紫外显微物镜(8)，形成锥形激光束(28)；锥形激光束(28)穿过双色镜(27)后，到达长工作距离高倍紫外显微物镜(25)的入瞳(26)，在入瞳(26)的位置处，锥形激光束(28)的直径将大于入瞳(26)的直径，由于锥形激光束(28)的锥角为定值，因此低倍紫外显微物镜(8)与长工作距离高倍紫外显微物镜(25)的距离越远，锥形激光束(28)的直径比入瞳(26)的直径大得越多，穿过长工作距离高倍紫外显微物镜(25)的激光能量越弱，但聚焦光斑越小；因此可通过调节低倍紫外显微物镜(8)与长工作距离高倍紫外显微物镜(25)的距离，在穿过长工作距离高倍紫外显微物镜(25)的激光能量与聚焦光斑大小中做出取舍，即大能量大光斑，小能量小光斑；回波信号反向沿主光轴(4)穿过长工作距离高倍紫外显微物镜(25)，双色镜(27)反射后沿接收光轴(15)行进，到达比例分光片(17)后分成正交的两路：一路经反射沿成像光轴(10)行进，经管透镜(33)聚焦至电子目镜(11)内的成像镜头(32)的一倍至二倍焦距之间，经成像镜头(32)成放大的实像至图像传感器(31)；另一路透过比例分光片(17)后，经紫外瑞利滤光片(16)将紫外拉曼激光器(3)波长的瑞利散射滤除后，再经显微物镜(14)聚焦至光纤(13)的入射端面，然后进入光谱仪(12)进行分析；低倍紫外显微物镜(8)安装在次级直线电动平台(9)上，可在次级电机驱动器(6)的带动下沿主光轴(4)作一维精密平动；长工作距离高倍紫外显微物镜(25)安装在主直线电动平台(22)上，可在主电机驱动器(21)的带动下沿主光轴(4)作一维精密平动；次级直线电动平台(9)的平动主要用来改变低倍紫外显微物镜(8)与长工作距离高倍紫外显微物镜(25)的距离；主直线电动平台(22)的平动主要用来使长工作距离高倍紫外显微物镜(25)精确聚焦；主光轴(4)、成像光轴(10)、接收光轴(15)三者共面；主光轴(4)与成像光轴(10)平行，且与接收光轴(15)垂直；所述的光学头部(2)安装在三维精密电动平台(29)上，三维精密电动平台(29)可在三维电机驱动器(1)的驱动下作亚微米级的三维精密运动；所述的主控制器(7)可对三维电机驱动器(1)、主电机驱动器(21)、次级电机驱动器(6)、紫外拉曼激光器(3)、图像传感器(31)、光谱仪(12)发控制指令；且可接收图像传感器(31)的输出数字图像以及光谱仪(12)的输出光谱信息。