[发明专利]一种等离激元耦合的表界面原位光谱与成像测试系统

权利要求书

1.一种等离激元耦合的表界面原位光谱与成像测试系统，其特征在于，包括激光共轴调节和光纤耦合系统、机架及旋转臂驱动装置、可变角度入射臂及光激发系统、可变角度的反射臂及光信号采集系统、样品台及棱镜安装架和显微光谱采集和成像系统；所述样品台及棱镜安装架上安装有圆柱棱镜；

所述激光共轴调节和光纤耦合系统包括：长通二向色镜、一组不同波长的激光器、光纤耦合器、光纤和反射镜，长通二向色镜将一组不同波长的激光器合为一束，经过反射镜反射后被光纤耦合器耦合进入光纤，最终传输到可变角度入射臂及光激发系统中；

所述可变角度入射臂及光激发系统包括：光纤法兰、非球面透镜、线偏振片、半波片、可调光阑、聚焦物镜；光纤耦合到自由空间的光束首先经过非球面透镜准直，之后依次通过线偏振片和宽带半波片产生偏振方向可调的线偏振光，线偏振光经过可调光阑进行空间滤波，最后被聚焦物镜聚焦进入圆柱棱镜中；

所述可变角度的反射臂及光信号采集系统包括：收集物镜、滤光片、第一聚焦透镜，第一光纤接头，偏振分束棱镜，第二聚焦透镜，第二光纤接头；经过圆柱棱镜反射的光经过收集物镜收集后穿过滤光片进入偏振分束棱镜，S偏振光被反射而P偏振光则透过偏振分束棱镜，反射光和透射光分别经过第一聚焦透镜和第二聚焦透镜聚焦到固定在第一光纤接头和第二光纤接头处的光电二极管或者光纤的中心；

所述显微光谱采集和成像系统包含组件成像物镜，反射镜，长通滤光片，第三聚焦透镜，相机，1:1分束片，第四聚焦透镜，光谱仪；成像物镜收集界面处样品的拉曼和荧光信号，光信号首先经过反射镜反射，再通过长通滤光片滤除激发光，此后光信号被1:1分束片分为反射和透射两部分，反射光通过第三聚焦透镜成像到相机的像面上，而透射光经过第四聚焦透镜聚焦到光谱仪的狭缝进行光谱采集；

所述可变角度入射臂及光激发系统和可变角度的反射臂及光信号采集系统对称分布在样品台及棱镜安装架的两侧，扫描表面等离激元共振角并在共振角处测量拉曼散射和荧光光谱；

所述显微成像装置位于样品台及棱镜安装架底部，用于全内反射荧光成像和光谱采集。

2.按照权利要求1所述的一种等离激元耦合的表界面原位光谱与成像测试系统，其特征在于，所述显微光谱采集和成像系统所采集的荧光和拉曼光谱信号被金属膜的表面等离极化激元激发，信号完全来自于金属膜表界面的样品。

3.按照权利要求2所述的一种等离激元耦合的表界面原位光谱与成像测试系统，其特征在于，使用金属膜的表面等离极化激元来激发分子的荧光和拉曼光谱信号，所述表面等离极化激元的穿透深度通过所述旋转可变角度入射臂及光激发系统进行调整。

4.按照权利要求1所述的一种等离激元耦合的表界面原位光谱与成像测试系统，其特征在于，光谱信号通过圆柱棱镜侧的可变角度的所述可变角度反射臂及光信号采集系统或者空气侧的显微光谱采集和成像系统收集。

5.按照权利要求1所述的一种等离激元耦合的表界面原位光谱与成像测试系统，其特征在于，所述可变角度反射臂及光信号采集系统中的偏振分束棱镜，在两种正交偏振状态下同时测量反射光强度或拉曼光谱。