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一種多模式低相干散射光譜儀的制作方法

文檔序號:869712閱讀:258來源:國知局
專利名稱:一種多模式低相干散射光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種光譜儀,尤其是用于組織細(xì)胞測量的多模式低相干散射光譜儀, 屬于光學(xué)成像技術(shù)。
背景技術(shù)
由于傳統(tǒng)的組織病理檢測往往需要對組織進(jìn)行固定,染色,然后通過顯微鏡觀察組織細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)。經(jīng)過一系列處理可能引起組織的結(jié)構(gòu)或特征改變,導(dǎo)致檢測結(jié)果的可靠性不夠高。同時,現(xiàn)有技術(shù)中也缺少定量的參數(shù)來描述組織微米結(jié)構(gòu)的變化。因此,無創(chuàng)地獲取生物組織深度層析的亞漫射尺度的光學(xué)散射和吸收特性來研究組織的結(jié)構(gòu)和組成具有重要意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種深度層析的亞漫射尺度的多模式低相干散射光譜儀,可無創(chuàng)直接對組織進(jìn)行測量,獲取組織的定量散射和吸收參數(shù),從而描述組織的微米結(jié)構(gòu)。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明所采用的方案如下一種多模式低相干散射光譜儀,設(shè)置有白光光源,該白光光源發(fā)出的白光通過準(zhǔn)直光路實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直,在準(zhǔn)直光路中設(shè)置有偏振片,經(jīng)過準(zhǔn)直起偏后的線性偏振光入射在反光鏡上,該反光鏡的反射光透過分光鏡入射到觀測樣本中,該觀測樣本的散射光經(jīng)過所述分光鏡反射到檢偏片中,穿過檢偏片的光線被管鏡吸收,在管鏡的焦距上安裝有光譜儀,在該光譜儀上連接有第一 CCD相機(jī),該第一 CCD相機(jī)用于生成特定方位角φ下波長λ與散射角θ的散射光強(qiáng)度關(guān)系圖,在所述管鏡與光譜儀之間的光路中還設(shè)置有可移動反射鏡,該可移動反射鏡將管鏡投射出的光線反射到第二 CCD相機(jī)中,該第二 CCD相機(jī)用于生成散射角β與方位角φ的散射光強(qiáng)度關(guān)系圖。
本發(fā)明所提出的多模式低相干散射光譜儀,可同時測量組織的背散射光的角度和光譜分布以及特定顆粒的方位角和偏振散射特性。通過對散射信號的測量,分析其光譜▲,散射角Θ,方位角φ以及偏振特性,從而描述組織的微米結(jié)構(gòu)。散射信號無創(chuàng)地提供了組織的結(jié)構(gòu)信息,不用進(jìn)行任何處理,可以探測出組織結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化。
利用偏振片對準(zhǔn)直后的白光信號起偏,將線性偏振光入射到樣本上,通過旋轉(zhuǎn)檢偏片即可分別記錄背反射光的同偏振信號和正交偏振信號。由于多重散射的去偏振性,從同偏振信號中減去正交偏振信號即可獲取差分偏振信號,差分偏振信號主要來自于組織表層的單次散射。所獲取的單次散射信號對表層組織的特性特別靈敏,而正交偏振信號對深度組織的結(jié)構(gòu)和組成靈敏,因此,利用偏振門技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)探測深度的選擇。
系統(tǒng)采用白光光源實(shí)現(xiàn)寬譜入射,對應(yīng)不同的探測深度,該第一 CCD相機(jī)可以生成特定方位角φ下波長i與散射角θ的散射光強(qiáng)度關(guān)系圖,該第二 CCD相機(jī)可以生成散射角θ與方位角φ的散射光強(qiáng)度關(guān)系圖。通過對所獲取信息進(jìn)行分析處理即可獲取組織的血含量,分維數(shù)和各向異性因子,從而定量的描述出組織的微米結(jié)構(gòu)特性。
為了對白光光源發(fā)出的白光進(jìn)行調(diào)整準(zhǔn)直,所述準(zhǔn)直光路依次由聚光鏡、第一透鏡、第一光闌、第二透鏡以及第二光闌排列組成,在所述第二透鏡和第二光闌之間設(shè)置所述偏振片O
經(jīng)所述準(zhǔn)直光路準(zhǔn)直后的入射光線的發(fā)散角為0.3° 0.5°,直徑低至2mm。
為了避免組織表面的鏡面反射光,所述反光鏡的反射光透過分光鏡入射到觀測樣本中時,觀測樣本的入射光與正入射方向成15°角。
為了觀測方便,還設(shè)置有載物臺,所述觀測樣本放置在載物臺上。
所述白光光源為氙燈光源,發(fā)出的白光強(qiáng)度大,相干度小。
本發(fā)明的顯著效果是光路結(jié)構(gòu)簡單,控制方便,系統(tǒng)可以無創(chuàng)地對組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量,不用對細(xì)胞進(jìn)行染色,避免因?yàn)槿旧鴮?dǎo)致細(xì)胞特征的變化,系統(tǒng)采用偏振門技術(shù)實(shí)現(xiàn)組織的深度層析測量,可同時獲取淺層組織和深度組織的結(jié)構(gòu)信息,采用白光寬譜入射, 可同時獲取組織的光譜、散射角、方位角以及偏振特性,通過對散射信號的分析,即可定量地描述組織的結(jié)構(gòu)組成。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)設(shè)計圖; 附圖標(biāo)記1白光光源,2聚光鏡,3第一透鏡,4第一光闌,5第二透鏡,6偏振片,7第二光闌,8 反射鏡,9分光鏡,10載物臺,11檢偏片,12管鏡,13可移動反射鏡,14第一 CXD相機(jī),15 光譜儀,16第二 CXD相機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示,一種多模式低相干散射光譜儀,設(shè)置有白光光源1,該白光光源1采用氙燈光源,發(fā)出的白光強(qiáng)度大,相干度小。白光光源1發(fā)出的白光通過準(zhǔn)直光路實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直, 該準(zhǔn)直光路依次由聚光鏡2、第一透鏡3、第一光闌4、第二透鏡5以及第二光闌7排列組成, 準(zhǔn)直后入射光線的發(fā)散角為0.3° 0.5°,0.4°最優(yōu),直徑低至2mm。
在所述第二透鏡5和第二光闌7之間設(shè)置有偏振片6,經(jīng)過準(zhǔn)直起偏后的線性偏振光入射在反光鏡8上,該反光鏡8的反射光透過分光鏡9入射到觀測樣本中,觀測樣本放置在載物臺10上,為了避免組織表面的鏡面反射光,反光鏡8的反射光透過分光鏡9入射到觀測樣本中時,觀測樣本的入射光與正入射方向成15°角。
觀測樣本的散射光經(jīng)過所述分光鏡9反射到檢偏片11中,穿過檢偏片11的光線被管鏡12吸收,將檢偏片11放置在管鏡12之前可以獨(dú)立地測量組織散射的同偏振信號和正交偏振信號。在管鏡12的焦距上安裝有光譜儀15,光譜儀15的入射狹縫與管鏡12的焦距對齊,因此,具有同樣散射角θ和方位角φ的散射光線將聚焦到狹縫的同一點(diǎn)上,光譜儀15將光線擴(kuò)展到狹縫的垂直方向上,在該光譜儀15上連接有第一 CXD相機(jī)16,通過第一CCD相機(jī)16即可生成特定方位角φ下波長,與散射角0的散射光強(qiáng)度關(guān)系圖。
在所述管鏡12與光譜儀15之間的光路中還設(shè)置有可移動反射鏡13,該可移動反射鏡13可將管鏡12透射出的光線反射到第二 CXD相機(jī)14中,通過第二 CXD相機(jī)14即可生成散射角θ與方位角φ的散射光強(qiáng)度關(guān)系圖。
分析第一 CCD相機(jī)16生成的波長,與散射角θ的散射光強(qiáng)度關(guān)系圖。取散射角Θ = —到+2°之間的光譜信號來求平均,得到散射光的平均強(qiáng)度Ιζλ),根據(jù) Ι(λ) - exp[oHb .AHb(A) + Hb02 · Anb02 (A)J oc λ20—4,其中Afflj(λ.)代表還原血紅蛋白的吸收光譜,Alft02 α)代表氧合血紅蛋白的吸收光譜,通過最小二乘法擬合可以得到組織的還原血含量系數(shù)Gm和氧合血含量系數(shù)βΗω2。假設(shè)取波長λ = SOOnir.的散射角信號1( 500)進(jìn)行傅立葉變換,取傅立葉變換后信號的斜率,就可以獲取組織的分形維
分析第二 CCD相機(jī)14生成散射角0與方位角φ的散射光強(qiáng)度關(guān)系圖。從中心點(diǎn)將圖譜分成一系列的同心圓,將同心圓中的光強(qiáng)疊加,可以獲取與散射角0相關(guān)的信號1對θ信號進(jìn)行歸一化處理獲得到ρ(θ),按照
權(quán)利要求
1.一種多模式低相干散射光譜儀,其特征在于設(shè)置有白光光源(1),該白光光源 (1)發(fā)出的白光通過準(zhǔn)直光路實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直,在準(zhǔn)直光路中設(shè)置有偏振片(6),經(jīng)過準(zhǔn)直起偏后的線性偏振光入射在反光鏡(8)上,該反光鏡(8)的反射光透過分光鏡(9)入射到觀測樣本中,該觀測樣本的散射光經(jīng)過所述分光鏡(9)反射到檢偏片(11)中,穿過檢偏片(11)的光線被管鏡(12)吸收,在管鏡(12)的焦距上安裝有光譜儀(15),在該光譜儀(15)上連接有第一 C⑶相機(jī)(16),該第一 C⑶相機(jī)(16)用于生成特定方位角φ下波長λ與散射角θ的散射光強(qiáng)度關(guān)系圖,在所述管鏡(12)與光譜儀(15)之間的光路中還設(shè)置有可移動反射鏡(13),該可移動反射鏡(13)將管鏡(12)透射出的光線反射到第二CCD相機(jī)(14)中,該第二 CCD相機(jī)用于生成散射角θ與方位角φ的散射光強(qiáng)度關(guān)系圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多模式低相干散射光譜儀,其特征在于所述準(zhǔn)直光路依次由聚光鏡(2)、第一透鏡(3)、第一光闌(4)、第二透鏡(5)以及第二光闌(7)排列組成, 在所述第二透鏡(5)和第二光闌(7)之間設(shè)置所述偏振片(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多模式低相干散射光譜儀,其特征在于經(jīng)所述準(zhǔn)直光路準(zhǔn)直后的入射光線的發(fā)散角為0.3° 0.5°,直徑低至2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多模式低相干散射光譜儀,其特征在于所述反光鏡(8) 的反射光透過分光鏡(9)入射到觀測樣本中時,觀測樣本的入射光與正入射方向成15°
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多模式低相干散射光譜儀,其特征在于設(shè)置有載物臺 (10),所述觀測樣本放置在載物臺(10)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多模式低相干散射光譜儀,其特征在于所述白光光源 (1)為氙燈光源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多模式低相干散射光譜儀,其特征在于設(shè)置有白光光源、準(zhǔn)直光路以及偏振片,經(jīng)過準(zhǔn)直起偏后入射在反光鏡上,反光鏡的反射光透過分光鏡入射到觀測樣本中,觀測樣本的散射光經(jīng)過分光鏡反射到檢偏片中,穿過檢偏片的光線被管鏡吸收,在管鏡的焦距上安裝有光譜儀,在光譜儀上連接有第一CCD相機(jī),在管鏡與光譜儀之間還設(shè)置有可移動反射鏡,將管鏡投射出的光線反射到第二CCD相機(jī)中。顯著效果是系統(tǒng)可以無創(chuàng)地對組織進(jìn)行測量,避免染色導(dǎo)致細(xì)胞特征的變化,采用偏振門技術(shù)可同時獲取淺層組織和深度組織的結(jié)構(gòu)信息,采用白光寬譜入射,可同時獲取組織的光譜、散射角、方位角以及偏振特性,可定量地描述組織的結(jié)構(gòu)組成。
文檔編號A61B5/00GK102499647SQ20111035864
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者施忠繼, 李勇明, 王品, 蔣陽, 鄒雪, 黃敏 申請人:重慶大學(xué)
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