專利名稱：一種電光型偏振譜測量顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及偏振光學(xué)顯微鏡，尤其涉及一種電光型偏振譜測量顯微鏡。
背景技術(shù)：
將樣品置于電光型偏振譜測量顯微鏡系統(tǒng)中進(jìn)行偏振譜測量，得到的偏振 譜能夠表征樣品的微觀特異性，該特異性對樣品的微觀狀態(tài)及相關(guān)光學(xué)特性的 研究、分析與識別起著重要的作用。因此，用于測量樣品偏振譜的偏振光學(xué)顯 微鏡對于提高生物技術(shù)的研究水平及醫(yī)學(xué)臨床檢測具有重要應(yīng)用價值。但是， 目前的偏光顯微鏡是通過手動旋轉(zhuǎn)該器件分別觀測不同偏振狀態(tài)下的光強(qiáng)信 號，從而探測線偏振信息。這種結(jié)構(gòu)無法獲取能夠精確表征生理特性的全偏振 信息。而依靠機(jī)械轉(zhuǎn)動改變偏振角度、同時連續(xù)記錄數(shù)據(jù)并實(shí)時處理得出全偏 振信息的方式要求較高的數(shù)據(jù)精度，機(jī)械轉(zhuǎn)動時的振動會給實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度 帶來較大影響，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判斷造成誤差。其他的高端顯微鏡雖然可以直接 實(shí)現(xiàn)本專利的功能，而且精度更高，但是這些顯微鏡的設(shè)備價值高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 操作麻煩，其維護(hù)也需大量開銷，很多研究者因?yàn)榉N種原因無法方便的使用這 些設(shè)備觀測樣品內(nèi)的微細(xì)結(jié)構(gòu)，因此暫時不能得到很好的普及應(yīng)用。而本專利 涉及的電光型偏振譜測量顯微鏡，可以在比較高的精度上實(shí)現(xiàn)這些功能，同時 設(shè)備價值低廉、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護(hù)容易，適宜推廣普及應(yīng)用。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種電光型偏振譜測量顯微鏡，它基于普通光 學(xué)顯微鏡結(jié)構(gòu)并利用一系列偏振光學(xué)元件及電光器件組合而成，用以測量分析 樣品偏振譜圖像。同時，利用固定電光旋光器，可以擺脫機(jī)械轉(zhuǎn)動方式的振動 帶來的誤差，可以達(dá)到提高測量精度和穩(wěn)定度，快速識別樣品特性的目的。
為了達(dá)到本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是
1、 一種電光型偏振譜測量顯微鏡
包括光源系統(tǒng)、固定線偏振片、固定電光旋光器、檢偏器、電荷耦合器件 CCD、計(jì)算機(jī)；光源系統(tǒng)發(fā)出的入射光經(jīng)反射鏡反射后，進(jìn)入到位于載物臺下 的具有偏振功能的固定線偏振片和具有改變線偏振角度功能的固定電光旋光 器，由電壓控制電光旋光器以改變透射線偏振光方向，再透射到載物臺上的待 觀測樣品后的光進(jìn)入具有檢測偏振方向功能的檢偏器、經(jīng)具有接收偏振數(shù)據(jù)功能的電荷耦合器件CCD，再由計(jì)算機(jī)存儲及處理后將偏振譜圖像顯示出來。 2、另一種電光型偏振譜測量顯微鏡-
包括光源系統(tǒng)、固定線偏振片、固定電光旋光器、檢偏器、電荷耦合器件 CCD、計(jì)算機(jī)；光源系統(tǒng)發(fā)出的入射光經(jīng)具有偏振功能的固定線偏振片和具有 改變線偏振角度功能的固定電光旋光器，經(jīng)反射鏡反射，照射到載物臺上的待 觀測樣品后反射，經(jīng)反射鏡透射的光通過檢偏器、由電荷耦合器件CCD接收， 再由計(jì)算機(jī)存儲并處理后將偏振譜圖像顯示出來。
以上兩種技術(shù)方案都要保證入射光、固定線偏振片、固定電光旋光器、 載物臺上待觀測樣品、檢偏器和電荷耦合器件CCD位于同一光學(xué)主軸上。
本實(shí)用新型具有的有益效果是
電光旋光器是固定不動的，所以擺脫了測量時機(jī)械轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的振 動而造成的誤差，大大提高了測量精度和穩(wěn)定度。另外，現(xiàn)有的生物光學(xué)顯微 鏡如近場光學(xué)顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡及原子力顯微鏡等利用了各種技術(shù)手 段己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對微小甚至分子結(jié)構(gòu)的精細(xì)觀測與識別。然而，這些顯微鏡的設(shè) 備價值太高，其維護(hù)也需大量開銷，很多研究者因?yàn)榉N種原因無法方便的使用 這些設(shè)備觀測樣品內(nèi)的微細(xì)結(jié)構(gòu)。而本專利由于是基于普通顯微鏡，在其基礎(chǔ) 上增加了固定偏振片、固定電光旋光器等幾個器件，利用偏振光學(xué)特性提取樣 品的微細(xì)結(jié)構(gòu)特征，同時設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、易于操作的特點(diǎn)，能 夠?yàn)樯镝t(yī)學(xué)、礦物標(biāo)本、微電子技術(shù)等領(lǐng)域研究提供顯微鏡測量的高技術(shù)平 臺以及為臨床醫(yī)學(xué)的各種快速實(shí)時檢測提供技術(shù)手段及解決方案，挖掘現(xiàn)有光 學(xué)顯微鏡的潛在應(yīng)用領(lǐng)域并提高其測量的技術(shù)水平。

圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是施加電壓條件下偏振光線通過電控(磁控)旋光器的線偏振效果圖。 圖3是光線通過待測樣品前后的線偏振效果圖 圖4是本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖中1、入射光，2、固定線偏振片，3、固定電光旋光器，4、待觀測樣 品，5、檢偏器，6、電荷耦合器件CCD， 7、計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，包括光源系統(tǒng)、固定線偏振片2、固定電光旋光器3、檢偏器 5、電荷耦合器件CCD6、計(jì)算機(jī)7;光源系統(tǒng)發(fā)出的入射光l經(jīng)反射鏡反射，進(jìn)入到位于載物臺下的具有偏振功能的固定線偏振片2，然后通過具有改變線偏 振角度功能的固定電光旋光器3，再通過載物臺上的待觀測樣品4后的光進(jìn)入檢 偏器5，透射后經(jīng)電荷耦合器件CCD6接收偏振信號，再由計(jì)算機(jī)7存儲后將偏 振譜圖像顯示出來。
本實(shí)用新型的工作原理如下-
以下以洋蔥表皮細(xì)胞為例，說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案，但本實(shí)用新 型的實(shí)施不限于洋蔥表皮細(xì)胞作為待測樣品材料。 操作步驟
1、 放樣片前，利用系統(tǒng)自校準(zhǔn)功能調(diào)整到最亮態(tài)或最暗態(tài)。
2、 放入洋蔥樣片。
3、 在實(shí)時顯示的圖像窗口中，選擇要測量的像素點(diǎn)或像素行(列)。
4、 啟動電壓(磁場)控制，獲取360度方向的偏振光。
5、 在操作窗口中繪制該像素點(diǎn)隨偏振角度變化的關(guān)系曲線(或該行(列) 隨偏振角度變化的關(guān)系曲面)。
6、 由曲線(面)上的數(shù)據(jù)，軟件進(jìn)一步分析，得出特征數(shù)值。
圖l、 4中對于所有的元器件的位置只是示意的畫出，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，有 的可以集成在一起，也可以彼此獨(dú)立分步地工作，其位置不具有絕對性。
圖2-a是施加電壓條件下偏振光線通過電控(磁控)旋光器前后線偏振角度 改變情況圖(偏振角度發(fā)生了改變)。
圖2-b是不施加電壓條奸下偏振光線通過電控(磁控)旋光器前后線偏振角 度改變情況圖(角度不發(fā)生改變)。
如圖3為光線通過待測樣品后所產(chǎn)生的線偏振效果圖，圖3-a是偏振光線通 過待測樣品前的偏振示意圖。圖3-b是偏振光線通過待測樣品后的偏振示意圖。 《為光線入射待測樣品前的線偏振的角度，《為光線出射待測樣品后的線偏振的 角度。
本實(shí)用新型的具體設(shè)計(jì)參數(shù)依賴于所選擇的洋蔥表皮細(xì)胞。 圖4為反射式電光型偏振譜測量顯微鏡結(jié)構(gòu)示意圖，包括光源系統(tǒng)、固定 線偏振片2、固定電光旋光器3、檢偏器5、電荷耦合器件CCD6、計(jì)算機(jī)7;光 源系統(tǒng)發(fā)出的入射光1經(jīng)具有偏振功能的固定線偏振片2和具有改變線偏振角 度功能的固定電光旋光器3，經(jīng)反射鏡反射，照射到載物臺上的待觀測樣品4后 反射，經(jīng)反射鏡透射的光進(jìn)入具有檢測偏振方向功能的檢偏器5，經(jīng)具有接收偏 振數(shù)據(jù)功能的電荷耦合器件CCD6，再由計(jì)算機(jī)7存儲后將偏振譜圖像顯示出來。
反射式電光型偏振譜測量顯微鏡工作原理與圖1所示的透射式電光型偏振 譜測量顯微鏡工作原理相同，這里不再贅述。
本實(shí)施例中，當(dāng)所選材料不同時，觀測到的偏振譜線必定會不同，這些數(shù) 據(jù)都具有一定的隨意性，但通過信息處理獲取的相關(guān)特征是樣品具有的本質(zhì)屬 性。
以上兩種技術(shù)方案都要保證入射光、固定線偏振片、固定電光旋光器、 載物臺上待觀測樣品、檢偏器和電荷耦合器件CCD位于同一光學(xué)主軸上。
上述實(shí)施例用來解釋說明本實(shí)用新型，而不是對本實(shí)用新型進(jìn)行限制，在 本實(shí)用新型的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本實(shí)用新型做出的任何修改和 改變，都落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種電光型偏振譜測量顯微鏡，其特征在于包括光源系統(tǒng)、固定線偏振片(2)、固定電光旋光器(3)、檢偏器(5)、電荷耦合器件CCD(6)、計(jì)算機(jī)(7)；光源系統(tǒng)發(fā)出的入射光(1)經(jīng)反射鏡反射，進(jìn)入到位于載物臺下的具有偏振功能的固定線偏振片(2)，然后通過具有改變線偏振角度功能的固定電光旋光器(3)，再通過載物臺上的待觀測樣品(4)后的光進(jìn)入檢偏器(5)，透射后經(jīng)電荷耦合器件CCD(6)接收偏振信號，再由計(jì)算機(jī)(7)存儲后將偏振譜圖像顯示出來。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電光型偏振譜測量顯微鏡，其特征在于所 述的入射光(l)、固定線偏振片(2)、固定電光旋光器(3)、載物臺上待觀測樣品(4)、 檢偏器(5)和電荷耦合器件CCD(6)位于同一光學(xué)主軸上。
3、 一種電光型偏振譜測量顯微鏡，其特征在于包括光源系統(tǒng)、固定線偏 振片(2)、固定電光旋光器(3)、檢偏器(5)、電荷耦合器件CCD(6)、計(jì)算機(jī)(7); 光源系統(tǒng)發(fā)出的入射光(1)經(jīng)具有偏振功能的固定線偏振片(2)和具有改變線偏振 角度功能的固定電光旋光器(3),經(jīng)反射鏡反射，照射到載物臺上的待觀測樣品 (4)后反射，經(jīng)反射鏡透射的光進(jìn)入具有檢測偏振方向功能的檢偏器(5)，經(jīng)具有 接收偏振數(shù)據(jù)功能的電荷耦合器件CCD(6)，再由計(jì)算機(jī)(7)存儲后將偏振譜圖像 顯示出來。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電光型偏振譜測量顯微鏡，其特征在于所 述的入射光(l)、固定線偏振片(2)、固定電光旋光器(3)、載物臺上待觀測樣品(4)、 檢偏器(5)和電荷耦合器件CCD(6)位于同一光學(xué)主軸上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電光型偏振譜測量顯微鏡。它基于普通光學(xué)顯微鏡結(jié)構(gòu)，并添加了固定線偏振片、固定電光旋光器以及一系列光學(xué)器件組成。入射光首先通過固定偏振片，使固定線偏振片的透振角度固定不變，然后此線偏振光通過固定電光旋光器，通過對固定電光旋光器施加某一預(yù)期強(qiáng)度的電場或磁場，使線偏振光的偏振角度有相應(yīng)改變，出射線偏振光通過載物臺上的待觀測樣品，透過或在樣品表面反射后的偏振光通過檢偏器，由電荷耦合器件CCD采集光強(qiáng)信息，將偏振信息存儲并顯示出來。由于不同樣品對偏振光的作用不同，所以通過待測樣品之后的線偏光會呈現(xiàn)出不同的偏振光學(xué)特性。通過信息處理技術(shù)提取相關(guān)偏振譜線，就可以分析待測樣品的各種光學(xué)特性。
文檔編號G01N21/21GK201322724SQ20082017038
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者曾宇驍, 李宇波, 楊建義, 江曉清, 王明華, 金哲賓 申請人:浙江大學(xué)