(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210697453.9 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 榆林学院 地址 719053 陕西省榆林市榆阳区崇文路 51号 (72)发明人 魏文斌　苗烨　李姿璇　李泽明　 谢雨嘉　赵青　冯丽　胡欣雨　 胡云　任立庆　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 陈翠兰 (51)Int.Cl. G01N 21/65(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G02B 21/00(2006.01)G02B 21/06(2006.01) G02B 21/08(2006.01) G02B 26/10(2006.01) (54)发明名称 一种相干反斯托克斯拉曼散射显微成像装 置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种相干反斯托克斯拉曼散 射显微成像装置及方法， 包括激光脉冲振荡器； 第一反射镜设置在激光脉冲振荡器发送的脉冲 激光的光路上， 并形成第一反射光束； 振镜扫描 仪设置在第一反射光束的光路上； 振镜扫描仪上 装载有第二反射镜； 第一反射光束经第二反射 镜、 第一透镜、 第二透镜、 第四反射镜、 激发陷波 滤波片及第三反射镜后形成调制光束； 调制光束 经第五反射镜后形成第二反射光束； 第六反射 镜、 物镜、 载物平移台、 聚光透镜、 短通滤波片及 探测陷波滤波片依次设置在第二反射光束的光 路上； 光电倍增管设置在探测陷波滤波片的反射 光路上； 光电倍增管的输出端与锁相放大器的输 入端相连； 本发明无需特殊定制振镜扫描仪， 成 本较低， 成像效率较高。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 114994017 A 2022.09.02 CN 114994017 A 1.一种相干反斯托克斯拉曼散射显微成像装置， 其特征在于， 包括激光脉冲振荡器 (1)、 第一反射镜(4)、 振镜扫描仪、 第五反射镜(11)、 第 六反射镜(14)、 物镜(15)、 载物平移 台(16)、 聚光透镜(17)、 短通滤波片(18)、 探测陷波滤波片(19)、 光电倍增管(20)及锁相放 大器(21)； 所述激光脉冲振荡器(1)， 用于发射脉冲激光； 所述第一反射镜(4)设置在所述脉冲激 光的光路上， 所述脉冲激光经所述第一反射镜(4)后， 形成第一反射光束； 所述振镜扫描仪 设置在所述第一反射光束的光路上， 所述第一反射光束经过所述振镜扫描仪后， 形成调制 光束； 所述第五反射镜(11)设置在所述调制光束的光路上， 所述调制光束经所述第五反射 镜(11)后形成第二反射 光束； 其中， 振镜扫描仪上装载有第二反射镜(5)、 第一透镜(6)、 第二透镜(7)、 第三反射镜 (8)、 激发陷波滤波片(9)及第四反射镜(10)； 所述第二反射镜(5)设置在所述第一反射光束的光路上， 第一反射光束经所述第二反 射镜(5)后形成第一光路； 所述第一光路经所述第一透镜(6)后形成第二光路， 所述第二光 路经第二透镜(7)后形成第三光路； 所述第三光路经第四反射镜(10)后形成第四光路， 所述 第四光路经激发陷波 滤波片(9)后形成第五光路； 所述第五光路经第三反射镜(8)后形成第 六光路， 所述第六光路经第二透镜(7)后形成第七光路； 所述第七光路经第一透镜(6)后形 成第八光路， 所述第八光路经第二反射镜(5)后形成所述调制光束； 所述第六反射镜(14)、 物镜(15)、 载物平移台(16)、 聚光透镜(17)、 短通滤波片(18)及 探测陷波滤波片(19)依次设置在所述第二反射光束的光路上； 所述光电倍增管(20)设置在 所述探测陷波 滤波片(19)的反射光路上， 用于将所述探测陷波 滤波片(19)的反射光转化为 电信号； 所述 光电倍增管(20)的输出端与所述锁相放大器(21)的输入端相连。 2.根据权利要求1所述的一种相干反斯托克斯拉曼散射显微成像装置， 其特征在于， 还 包括脉冲压缩器(2)及长通滤波片(3)； 所述脉冲压缩器(2)与所述长通滤波片(3)依次设置 在所述激光脉冲的光路上， 并依次置 于所述激光脉冲振荡器(1)与第一反射镜(4)之间。 3.根据权利要求1所述的一种相干反斯托克斯拉曼散射显微成像装置， 其特征在于， 所 述第一反射镜(5)设置第一透镜(6)前面的一倍焦距处， 所述第二透镜(7)设置在第一透镜 (6)后面的二倍焦距处， 所述激发 陷波滤波片(9)设置在第二透镜(7)后面的一倍焦距处； 其 中， 所述第一透 镜(6)与所述第二透 镜(7)的焦距长度相等。 4.根据权利要求1所述的一种相干反斯托克斯拉曼散射显微成像装置， 其特征在于， 还 包括分束镜(12)和第一光谱仪(13)； 所述分束镜(12)设置在第二反射光束的光路上， 并置 于所述第五反射镜(11)与所述第六反射镜(14)之间； 所述第二反射光束经所述分束镜(12) 后， 形成反射光路和 透射光路； 其中， 所述反射光路进入第一光谱仪(13)， 所述透射光入射 第六反射镜(14)。 5.根据权利要求1所述的一种相干反斯托克斯拉曼散射显微成像装置， 其特征在于， 还 包括第三透镜(22)及第二光谱仪(23)； 所述第三透镜(22)设置在探测陷波滤波片(19)的透 射光路； 所述探测陷波滤波片(19)的透射光路经所述第三透镜(22)后， 进入所述第二光谱 仪(23)； 所述第二 光谱仪(23)， 用于 CARS光谱测量。 6.根据权利要求1所述的一种相干反斯托克斯拉曼散射显微成像装置， 其特征在于， 所 述激光脉冲振荡器(1)采用飞秒激光脉冲振荡器。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114994017 A 27.根据权利要求1所述的一种相干反斯托克斯拉曼散射显微成像装置， 其特征在于， 所 述脉冲激光为超短脉冲激光； 其中， 所述超短脉冲激光的中心波长为793 ‑808nm， 带宽为10 ‑ 100nm， 重复频率 为10‑100MHz， 脉宽为5 ‑120fs。 8.一种相干反斯托克斯拉曼散射显微成像方法， 其特征在于， 利用如权利要求1 ‑7任意 一项所述的一种相干反斯 托克斯拉曼散射显微成像装置； 所述成像方法， 包括： 将待成像样品放置 于所述载物 平移台(16)上； 选择所述探测陷波滤波片(19)的反射波长， 确定待成像样品的特征振动模式； 同时， 移 动所述光电倍增管(20)的位置， 以使光电倍增管(20)输出的电信号的电流值或电压值最 大； 通过改变振镜扫 描仪的参数， 观察所述锁相放大器(2 1)输出的CA RS显微成像结果的幅 度和相位变化， 并记录所述 光电倍增管(20)输出的电信号； 利用Matl ab软件或Python软件进行数据处理， 对所述光电倍增管(20)输出的电信号进 行数据处理， 得到待成像样品的相干反斯 托克斯拉曼散射显微成像结果。 9.根据权利要求8所述的一种相干反斯托克斯拉曼散射显微成像方法， 其特征在于， 通 过改变振镜扫描仪的参数， 观 察所述锁相放大器(21)输出的CARS显微 成像结果的幅度和相 位变化， 并记录所述 光电倍增管(20)输出的电信号的过程， 具体如下： 当物镜(15)与待成像样品的相对距离不变时， 以待成像样品所在水平面为坐标平面， 建立xoy坐标系； 确定光斑在待成像样品上位置的坐标(x,y)； 当光斑所在待成像样品位置坐标的y值为恒定值时， 增加施加给待待成像样品所在载 物平移台x轴方向的电压值； 将光斑所在待成像样品位置坐标的x值以步长为1微米平移， 记录N个不同x值 时光电倍 增管的电信号； 当光斑所在待成像样品位置坐标的y值为y＝y+1微米时， 再次同时记录N个不同x值时 的光电倍增管(20)的电信号； 至光斑所在 待成像样品位置坐标的y值为y＝y+N微米时， 再次 同时记录N个不同x值时光电倍增管(20)的电信号； 扫描待成像样品上N微米 ×N微米的区域， 得到N ×N二维矩阵； 并记录N ×N二维矩阵格 点上所有的光电倍增管(20)的电信号。 10.根据权利要求9所述待一种相干反斯托克斯拉曼散射显微成像方法， 其特征在于， 测量过程中， 光斑在单个 像素的停留时间设定为 400微秒。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114994017 A 3