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共聚焦拉曼成像系统中共聚焦的基本原理

发布时间:2020-05-28 10:07:33 浏览量:41


拉曼是表征物质性质的重要手段之一,随着拉曼探测技术的不断发展,现如今,市面上普遍采用的拉曼检测系统使用的都是显微共聚焦

技术,它拥有更高的分辨率,更低的信噪比,那么显微共聚焦技术究竟是什么呢?下面来简明介绍一下。


显微共聚焦成像原理如下图所示,一般采用激光光束作为光源,激光束经过第一个针孔即照明针孔,经过分光镜到达物镜,然后聚焦在

样品之上,根据光路可逆,激发的荧光或者产生的拉曼信号经过原来的入射光路反向回到分光镜,并进入第二个针孔即探测针孔,在探

测针孔位置聚焦之后到达探测器,探测器将收集到的信号进行收集并处理最后传送到计算机上显示。在这个光路之中,只有焦点上的光

才能穿过探测针孔,焦点之外区域的光线在检测针孔平面位置是离焦的,因而不能穿过检测针孔,换句话说此时探测器上接收到的信号

全部来自于焦点处。

如果采用振镜控制激光光源的偏转,比如我司共聚焦拉曼成像系统中采用的振镜扫描系统,光路图如下(这里采用了无限远物镜,所以

与上图光路不太一样)。振镜控制激光光束在样品焦平面上不同位置聚焦(x-y平面),焦点处激发出来的荧光或者拉曼信号经过原光

路在狭缝处聚焦,之后经过光栅以及其他光学组件被ccd接收,从而实现样品某一平面PL或者拉曼的Mapping。根据前面所述,也就

是说在光路上,样品焦平面与狭缝处平面是共轭的,而具体到扫描过程中的每一次探测,每一次探测的焦点与狭缝处焦点也是一对共轭

点,其他位置的信号会被狭缝所过滤掉。这样极大地减少了杂散光以及非焦点处信号对结果的影响,提高了信噪比与光谱分辨率。顺

带,我们也可以推出,狭缝宽度是影响共聚焦拉曼成像系统的一个重要参数,狭缝宽度过小,最终CCD接收到的信号强度过弱;狭缝

宽度过大,焦点外的信号进入CCD的量会变多,光谱分辨率和信噪比会变差,因此,在共聚焦拉曼成像系统测量过程中合理选择狭缝

宽度十分重要。



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