專利名稱：Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及使用其的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置，尤其是一種Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及使用其的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室和科研機(jī)構(gòu)開展的光譜檢測(cè)所采用的還是傳統(tǒng)的宏觀尺度樣品的光譜測(cè)量。由于樣品的宏觀尺度，光譜檢測(cè)只能提供樣品的大范圍的整體平均特性，很難了解和分辨在局部微小區(qū)域(微米量級(jí))的樣品信息。隨著納米材料科學(xué)，醫(yī)用生物光子學(xué)和半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)材料與器件及其相關(guān)領(lǐng)域不斷深入的發(fā)展，對(duì)光譜檢測(cè)提出了顯微、定位分析的要求，需要探測(cè)定位于某個(gè)微米尺度區(qū)域的光譜信息。目前通用的微區(qū)定位光譜檢測(cè)技術(shù)為共焦顯微術(shù)，它可以觀測(cè)樣品同一層面內(nèi)不同微區(qū)的光譜信號(hào)，還能分別觀測(cè)樣品內(nèi)不同深度的各個(gè)層面的光譜信號(hào)。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整機(jī)穩(wěn)定性要求高，而且價(jià)格昂貴，一般在百萬元以上，不利于推廣使用。隨著納米材料科學(xué)，醫(yī)用生物光子學(xué)和半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)材料與器件等領(lǐng)域的快速發(fā)展，有必要推出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活的低成本的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及使用其的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置，使用Y型光纖束進(jìn)行微區(qū)定位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，可用于納米材料科學(xué)，生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的微區(qū)定位光譜檢測(cè)。為了解決所述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供下述技術(shù)方案:一種Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及使用其的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置，包括一個(gè)顯微鏡、一根Y型光纖束、一個(gè)用于產(chǎn)生定位指示光的光源和一個(gè)光譜儀，其中，所述的Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)整體呈Y型，包含入射端口、照射與集光端口和光譜檢測(cè)端口，其中，所述的入射端口為芯光纖一，與產(chǎn)生定位指示光的光源連接，用于引入定位指示光；所述的光譜檢測(cè)端口為芯光纖二，與光譜儀連接，用于將樣品的光譜信號(hào)輸入光譜儀；所述的照射與集光端口由同心的外圍光纖束和內(nèi)層光纖束兩組光纖束構(gòu)成，與顯微鏡連接并位于顯微鏡的圖像平面上，外圍光纖束將定位指示光照射至樣品，并在顯微鏡的圖像平面上形成一個(gè)亮環(huán)，內(nèi)層光纖束接收來自樣品中亮環(huán)所圈出的微區(qū)的光譜信號(hào)。在上述方案基礎(chǔ)上，所述的顯微鏡的圖像平面是待測(cè)樣品通過顯微鏡成像形成的光學(xué)共軛面，它包含了待測(cè)樣品的完整的圖像信息。在上述方案基礎(chǔ)上，所述的樣品微區(qū)的尺寸等于Y型光纖束的照射與集光端口的口徑和顯微鏡物鏡的放大倍數(shù)的比值，即:顯微鏡的放大倍數(shù)為a，照射與集光端口的口徑為b，則檢測(cè)的樣品微區(qū)的尺寸為:b/a。在上述方案基礎(chǔ)上，所述的光源為齒素光源/LED光源。本實(shí)用新型的原理是:由于顯微鏡具有對(duì)樣品放大成像的作用，例如通過50倍物鏡的顯微鏡，樣品在顯微鏡的圖像平面上所成的像是原樣品大小的50倍，即樣品面和圖像面的比例為1:50。當(dāng)把Y型光纖束的照射與集光端口置于顯微鏡的圖像平面上，假設(shè)此端口口徑為100微米，則它所收集的光譜信號(hào)源自于樣品上大小為光纖端口口徑的1/50的區(qū)域，即2微米大小的區(qū)域。這樣光譜儀所檢測(cè)的光譜信號(hào)就是樣品上這個(gè)2微米大小的區(qū)域的光譜信息。Y型光纖束傳導(dǎo)的定位指示光照射在樣品上，在樣品的圖像平面上形成一個(gè)亮環(huán)，由于傳導(dǎo)定位指示光的光纖包圍著接收樣品光譜信號(hào)的檢測(cè)光纖，所以亮環(huán)區(qū)域就定位標(biāo)志了光譜儀所檢測(cè)的光譜信號(hào)的在樣品上的來源地，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品的微區(qū)定位光譜檢測(cè)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作靈活，成本較低，可廣泛應(yīng)用于納米材料科學(xué)，醫(yī)用生物光子學(xué)和半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)材料與器件等領(lǐng)域的微區(qū)定位光譜檢測(cè)。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳述本實(shí)用新型。


:圖1本實(shí)用新型提供的一種Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是圖1中的Y型光纖束的照射與集光端口 B的斷面示意圖；圖3是本實(shí)用新型提供的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置的示意圖；圖中附圖標(biāo)記說明:I——Y型光纖束；2——光源；3——光譜儀；4——顯微鏡的圖像平面；5-夕卜圍光纖束層；6-內(nèi)層光纖束芯；7——顯微鏡的目鏡觀察的圖像平面，8——顯微鏡；9——為待測(cè)樣品。
具體實(shí)施方式
如圖1本實(shí)用新型提供的一種Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的示意圖、圖2是圖1中的Y型光纖束的照射與集光端口 B的斷面示意圖和圖3本實(shí)用新型提供的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置的示意圖所示:一種Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及使用其的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置，包括一個(gè)顯微鏡8、一個(gè)用于產(chǎn)生定位指示光的光源2和一個(gè)光譜儀3，特點(diǎn)是還包括一根Y型光纖束1，所述的Y型光纖束I整體呈Y型，包含3個(gè)端口，分別為:入射端口 A、照射與集光端口B和光譜檢測(cè)端口 C，其中，所述的入射端口 A為用于引入定位指示光的芯光纖一，與光源2連接，該光源2為鹵素光源/LED ;所述的光譜檢測(cè)端口 C為芯光纖二，與光譜儀3連接，用于將樣品的光譜信號(hào)輸入光譜儀；所述的照射與集光端口 B與顯微鏡連接并位于顯微鏡的圖像平面4上，用于照射定位指示光至樣品并接收來自樣品的光譜信號(hào)。如圖2所示，照射與集光端口 B由同心的外圍光纖束5和內(nèi)層光纖束6兩組光纖束構(gòu)成,夕卜圍光纖束5用于將定位指示光照射至樣品，可以在顯微鏡的圖像平面上形成一個(gè)亮環(huán)；內(nèi)層光纖束6用于接收來自樣品上亮環(huán) 所圈出的微區(qū)的光譜信號(hào)。[0027]如圖3所示，顯微鏡的圖像平面4是待測(cè)樣品9表面的光學(xué)共軛面，它表現(xiàn)出待測(cè)樣品9的放大圖像，當(dāng)顯微鏡8使用50倍的物鏡時(shí)，顯微鏡的圖像平面4得到的像的大小為樣品大小的50倍；即待測(cè)樣品9的表面和顯微鏡的圖像平面4的比例為1:50。當(dāng)把Y型光纖束I的B端放置于顯微鏡的圖像平面4上時(shí),一定口徑大小的光纖所收集的光源自于樣品表面上1/50光纖口徑大小的區(qū)域,例如100微米口徑的光纖收集的是樣品表面2微米大小區(qū)域的光譜信號(hào)。當(dāng)Y型光纖束I把這個(gè)光譜信號(hào)傳輸?shù)焦庾V儀3后，光譜儀3所檢測(cè)到的就是這2微米大小區(qū)域的樣品光譜信號(hào)。Y型光纖束I傳導(dǎo)的定位指示光照射至樣品表面，并在樣品的圖像平面上形成一個(gè)亮環(huán)，由于傳輸定位指示光的光纖包圍著接收樣品光譜信號(hào)的檢測(cè)光纖，所以亮環(huán)區(qū)域就定位標(biāo)志了光譜儀3所檢測(cè)的光譜信號(hào)的在樣品上的來源地，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品的微區(qū)定位光譜檢測(cè)。使用本實(shí)用新型所測(cè)量的樣品微區(qū)的大小等于光纖口徑大小和顯微鏡物鏡的放大倍數(shù)的比值。例如當(dāng)使用100倍的物鏡時(shí)，100微米、200微米、400微米的光纖分別可以探測(cè)I微米、2微米 、4微米大小的微區(qū)光譜信號(hào)。
權(quán)利要求1.一種Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及使用其的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置，包括一個(gè)顯微鏡(8)、一個(gè)用于產(chǎn)生定位指示光的光源(2)和一個(gè)光譜儀(3)，其特征在于，還包括一根Y型光纖束(I )，所述的Y型光纖束(I)整體呈Y型，包含入射端口(A)、照射與集光端口(B)和光譜檢測(cè)端口(C)，其中，所述的入射端口(A)為用于引入定位指示光的芯光纖一，與光源(2)連接；所述的光譜檢測(cè)端口(C)為芯光纖二，與光譜儀(3)連接，用于將樣品的光譜信號(hào)輸入光譜儀；所述的照射與集光端口(B)由同心的外圍光纖束(5)和內(nèi)層光纖束(6)兩組光纖束構(gòu)成，與顯微鏡(8)連接并位于顯微鏡的圖像平面 (4)上，外圍光纖束(5)將定位指示光照射至樣品，并在顯微鏡的圖像平面(4)上形成一個(gè)亮環(huán)，內(nèi)層光纖束(6)接收來自樣品中亮環(huán)所圈出的微區(qū)的光譜信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及使用其的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的顯微鏡的圖像平面(4)是待測(cè)樣品(9)通過顯微鏡(8)成像形成的光學(xué)共軛面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及使用其的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的樣品微區(qū)的尺寸等于照射與集光端口的口徑和顯微鏡物鏡的放大倍數(shù)的比值，即:顯微鏡的放大倍數(shù)為a，照射與集光端口的口徑為b，則檢測(cè)的樣品微區(qū)的尺寸為:b/a ； 如果采用更大放大倍數(shù)物鏡的顯微鏡和更小端面口徑的光纖，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)更小尺寸微區(qū)的定位光譜檢測(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及使用其的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的光源(2 )為鹵素光源/LED光源。
專利摘要本實(shí)用新型涉及Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及使用其的微區(qū)定位光譜檢測(cè)裝置，包括顯微鏡、定位的光源、光譜儀和Y型光纖束，所述的Y型光纖束導(dǎo)光結(jié)構(gòu)整體呈Y型，包含入射端口、照射與集光端口和光譜檢測(cè)端口，入射端口與光源連接，用于引入定位指示光；光譜檢測(cè)端口與光譜儀連接，用于將樣品的光譜信號(hào)輸入光譜儀；照射與集光端口由同心的外圍光纖束和內(nèi)層光纖束構(gòu)成，與顯微鏡連接并位于顯微鏡的圖像平面上，外圍光纖束引入定位指示光并在顯微鏡的圖像平面上形成一個(gè)亮環(huán)，內(nèi)層光纖束接收來自樣品中亮環(huán)所圈出的微區(qū)的光譜信號(hào)。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活、成本較低等特點(diǎn)，廣泛用于納米材料、生物醫(yī)學(xué)、半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)材料與器件等領(lǐng)域的微區(qū)定位光譜檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/25GK203117097SQ20132010855
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者殷海瑋, 章煒毅, 許春 申請(qǐng)人:上海復(fù)享儀器設(shè)備有限公司