Y型光纖束導光結構及使用其的微區定位光譜檢測裝置的製作方法

2023-12-11 09:01:32 2

專利名稱：Y型光纖束導光結構及使用其的微區定位光譜檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微區定位光譜檢測裝置，尤其是一種Y型光纖束導光結構及使用其的微區定位光譜檢測裝置。
背景技術：
目前大多數實驗室和科研機構開展的光譜檢測所採用的還是傳統的宏觀尺度樣品的光譜測量。由於樣品的宏觀尺度，光譜檢測只能提供樣品的大範圍的整體平均特性，很難了解和分辨在局部微小區域(微米量級)的樣品信息。隨著納米材料科學，醫用生物光子學和半導體低維結構材料與器件及其相關領域不斷深入的發展，對光譜檢測提出了顯微、定位分析的要求，需要探測定位於某個微米尺度區域的光譜信息。目前通用的微區定位光譜檢測技術為共焦顯微術，它可以觀測樣品同一層面內不同微區的光譜信號，還能分別觀測樣品內不同深度的各個層面的光譜信號。但其結構複雜，整機穩定性要求高，而且價格昂貴，一般在百萬元以上，不利於推廣使用。隨著納米材料科學，醫用生物光子學和半導體低維結構材料與器件等領域的快速發展，有必要推出結構簡單、操作靈活的低成本的微區定位光譜檢測裝置。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種Y型光纖束導光結構及使用其的微區定位光譜檢測裝置，使用Y型光纖束進行微區定位，結構簡單，成本較低，可用於納米材料科學，生物醫學等領域的微區定位光譜檢測。為了解決所述的技術問題，本實用新型提供下述技術方案:一種Y型光纖束導光結構及使用其的微區定位光譜檢測裝置，包括一個顯微鏡、一根Y型光纖束、一個用於產生定位指示光的光源和一個光譜儀，其中，所述的Y型光纖束導光結構整體呈Y型，包含入射埠、照射與集光埠和光譜檢測埠，其中，所述的入射埠為芯光纖一，與產生定位指示光的光源連接，用於引入定位指示光；所述的光譜檢測埠為芯光纖二，與光譜儀連接，用於將樣品的光譜信號輸入光譜儀；所述的照射與集光埠由同心的外圍光纖束和內層光纖束兩組光纖束構成，與顯微鏡連接並位於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，並在顯微鏡的圖像平面上形成一個亮環，內層光纖束接收來自樣品中亮環所圈出的微區的光譜信號。在上述方案基礎上，所述的顯微鏡的圖像平面是待測樣品通過顯微鏡成像形成的光學共軛面，它包含了待測樣品的完整的圖像信息。在上述方案基礎上，所述的樣品微區的尺寸等於Y型光纖束的照射與集光埠的口徑和顯微鏡物鏡的放大倍數的比值，即:顯微鏡的放大倍數為a，照射與集光埠的口徑為b，則檢測的樣品微區的尺寸為:b/a。在上述方案基礎上，所述的光源為齒素光源/LED光源。本實用新型的原理是:由於顯微鏡具有對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。當把Y型光纖束的照射與集光埠置於顯微鏡的圖像平面上，假設此埠口徑為100微米，則它所收集的光譜信號源自於樣品上大小為光纖埠口徑的1/50的區域，即2微米大小的區域。這樣光譜儀所檢測的光譜信號就是樣品上這個2微米大小的區域的光譜信息。Y型光纖束傳導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亮環，由於傳導定位指示光的光纖包圍著接收樣品光譜信號的檢測光纖，所以亮環區域就定位標誌了光譜儀所檢測的光譜信號的在樣品上的來源地，從而實現了對樣品的微區定位光譜檢測。本實用新型結構簡單，操作靈活，成本較低，可廣泛應用於納米材料科學，醫用生物光子學和半導體低維結構材料與器件等領域的微區定位光譜檢測。
以下結合附圖進一步詳述本實用新型。


:圖1本實用新型提供的一種Y型光纖束導光結構的示意圖；圖2是圖1中的Y型光纖束的照射與集光埠 B的斷面示意圖；圖3是本實用新型提供的微區定位光譜檢測裝置的示意圖；圖中附圖標記說明: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——為待測樣品。
具體實施方式
如圖1本實用新型提供的一種Y型光纖束導光結構的示意圖、圖2是圖1中的Y型光纖束的照射與集光埠 B的斷面示意圖和圖3本實用新型提供的微區定位光譜檢測裝置的示意圖所示:一種Y型光纖束導光結構及使用其的微區定位光譜檢測裝置，包括一個顯微鏡8、一個用於產生定位指示光的光源2和一個光譜儀3，特點是還包括一根Y型光纖束1，所述的Y型光纖束I整體呈Y型，包含3個埠，分別為:入射埠 A、照射與集光埠B和光譜檢測埠 C，其中，所述的入射埠 A為用於引入定位指示光的芯光纖一，與光源2連接，該光源2為滷素光源/LED ;所述的光譜檢測埠 C為芯光纖二，與光譜儀3連接，用於將樣品的光譜信號輸入光譜儀；所述的照射與集光埠 B與顯微鏡連接並位於顯微鏡的圖像平面4上，用於照射定位指示光至樣品並接收來自樣品的光譜信號。如圖2所示，照射與集光埠 B由同心的外圍光纖束5和內層光纖束6兩組光纖束構成,夕卜圍光纖束5用於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亮環；內層光纖束6用於接收來自樣品上亮環 所圈出的微區的光譜信號。[0027]如圖3所示，顯微鏡的圖像平面4是待測樣品9表面的光學共軛面，它表現出待測樣品9的放大圖像，當顯微鏡8使用50倍的物鏡時，顯微鏡的圖像平面4得到的像的大小為樣品大小的50倍；即待測樣品9的表面和顯微鏡的圖像平面4的比例為1:50。當把Y型光纖束I的B端放置於顯微鏡的圖像平面4上時,一定口徑大小的光纖所收集的光源自於樣品表面上1/50光纖口徑大小的區域,例如100微米口徑的光纖收集的是樣品表面2微米大小區域的光譜信號。當Y型光纖束I把這個光譜信號傳輸到光譜儀3後，光譜儀3所檢測到的就是這2微米大小區域的樣品光譜信號。Y型光纖束I傳導的定位指示光照射至樣品表面，並在樣品的圖像平面上形成一個亮環，由於傳輸定位指示光的光纖包圍著接收樣品光譜信號的檢測光纖，所以亮環區域就定位標誌了光譜儀3所檢測的光譜信號的在樣品上的來源地，從而實現了對樣品的微區定位光譜檢測。使用本實用新型所測量的樣品微區的大小等於光纖口徑大小和顯微鏡物鏡的放大倍數的比值。例如當使用100倍的物鏡時，100微米、200微米、400微米的光纖分別可以探測I微米、2微米 、4微米大小的微區光譜信號。
權利要求1.一種Y型光纖束導光結構及使用其的微區定位光譜檢測裝置，包括一個顯微鏡(8)、一個用於產生定位指示光的光源(2)和一個光譜儀(3)，其特徵在於，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，包含入射埠(A)、照射與集光埠(B)和光譜檢測埠(C)，其中，所述的入射埠(A)為用於引入定位指示光的芯光纖一，與光源(2)連接；所述的光譜檢測埠(C)為芯光纖二，與光譜儀(3)連接，用於將樣品的光譜信號輸入光譜儀；所述的照射與集光埠(B)由同心的外圍光纖束(5)和內層光纖束(6)兩組光纖束構成，與顯微鏡(8)連接並位於顯微鏡的圖像平面 (4)上，外圍光纖束(5)將定位指示光照射至樣品，並在顯微鏡的圖像平面(4)上形成一個亮環，內層光纖束(6)接收來自樣品中亮環所圈出的微區的光譜信號。
2.根據權利要求1所述的Y型光纖束導光結構及使用其的微區定位光譜檢測裝置，其特徵在於，所述的顯微鏡的圖像平面(4)是待測樣品(9)通過顯微鏡(8)成像形成的光學共軛面。
3.根據權利要求1或2所述的Y型光纖束導光結構及使用其的微區定位光譜檢測裝置，其特徵在於，所述的樣品微區的尺寸等於照射與集光埠的口徑和顯微鏡物鏡的放大倍數的比值，即:顯微鏡的放大倍數為a，照射與集光埠的口徑為b，則檢測的樣品微區的尺寸為:b/a ； 如果採用更大放大倍數物鏡的顯微鏡和更小端面口徑的光纖，可以進一步實現對更小尺寸微區的定位光譜檢測。
4.根據權利要求1所述的Y型光纖束導光結構及使用其的微區定位光譜檢測裝置，其特徵在於，所述的光源(2 )為滷素光源/LED光源。
專利摘要本實用新型涉及Y型光纖束導光結構及使用其的微區定位光譜檢測裝置，包括顯微鏡、定位的光源、光譜儀和Y型光纖束，所述的Y型光纖束導光結構整體呈Y型，包含入射埠、照射與集光埠和光譜檢測埠，入射埠與光源連接，用於引入定位指示光；光譜檢測埠與光譜儀連接，用於將樣品的光譜信號輸入光譜儀；照射與集光埠由同心的外圍光纖束和內層光纖束構成，與顯微鏡連接並位於顯微鏡的圖像平面上，外圍光纖束引入定位指示光並在顯微鏡的圖像平面上形成一個亮環，內層光纖束接收來自樣品中亮環所圈出的微區的光譜信號。具有結構簡單、操作靈活、成本較低等特點，廣泛用於納米材料、生物醫學、半導體低維結構材料與器件等領域的微區定位光譜檢測。
文檔編號G01N21/25GK203117097SQ20132010855
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月11日 優先權日2013年3月11日
發明者殷海瑋, 章煒毅, 許春 申請人:上海復享儀器設備有限公司