CN103940799A - 激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于显微光谱成像技术领域，涉及一种“图谱合一”的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法与装置。本发明将双轴共焦显微和光谱探测技术有机融合，利用瑞利光进行辅助探测，并结合拉曼光谱探测和布里渊光谱探测技术实现对系统高空间分辨图谱合一的探测，具有高空间分辨力。本发明具有三维层析几何成像、光谱探测和微区图谱层析成像三种模式，通过探测共焦拉曼光谱探测中遗弃的布里渊散射光来获得物质基本性质及多种交叉效应，同时利用共焦拉曼光谱探测技术和共焦布里渊光谱探测技术优势互补的特点实现对测量样品的微区形貌、状态、材质、属性等多个参数的获取，在生物医学、高能制造、材料化学等领域有广泛的应用前景。

Description

激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法与装置

技术领域

本发明属于显微光谱成像技术领域，将双轴共焦显微技术与光谱探测技术相结合，涉及一种“图谱合一”的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法与装置，可用于样品的微区机械形态性能多参数综合测试与高分辨成像。

技术背景

当光通过介质时，介质粒子受光波的作用，从一个量子态跃迁到另一个量子态，并同时辐射出散射波，不同的能级跃迁方式分别产生了瑞利散射、反斯托克斯散射和斯托克斯散射，根据与入射光波长改变量程度将光散射分为：瑞利散射（Rayleigh）、拉曼散射（Raman）及布里渊散射（Brillouin）。

瑞利散射中光与声频支声子交换能量较小，能量变化小于10^-5cm^-1，布里渊散射中光与声频支声子交换能量较小，布里渊散射频移0.01～2cm^-1，能量变化在10^-5cm^-1～1cm^-1。拉曼散射中光与光频支声子交换的能量大，拉曼散射频移为10～5000cm^-1，拉曼散射能量变化大于1cm^-1。

拉曼光谱是由分子内部振动而引起的散射光谱，不同物质会有其各自的特征拉曼光谱即“指纹谱”，本项目通过测得的拉曼散射光谱的频率、强度、线形以及偏振状态变化，来获得材料的成分、微结构和内部运动信息等，继而实现材料成分、应力、温度、异物的测量。

布里渊散射光谱是由光致热激发声学声学声子，再由光波与介质中的声学声子发生相互作用而产生的一种散射光谱，布里渊(Brillouin)散射以光子为探针，可测量凝聚态物质中声子、自旋波等多种元激发，其能谱范围介于拉曼和瑞利散射之间(0.01～1.0cm^-1)，是研究物质基本性质(弹性、磁性、相变)及多种交叉效应(压电、磁弹、光弹等)的重要手段。此技术已被欧美等发达国家广泛使用在凝聚态材料的基础和应用研究中。近年来，布里渊散射研究也为集成铁电学和自旋电子学的诞生和发展做出了重要贡献。

布里渊散射光谱是光波与介质中的声学声子发生相互作用（密度涨落密度涨落）而产生的一种散射光谱，是由分子的弹性振动（外振动和转动）,通过测得布里渊散射光谱信息便可测得微细加工中物质基本性质(弹性、磁性、相变)及多种交叉效应(压电、磁弹、光弹等)，继而实现材料应力、弹性参数、密度等测量。

在多性能参数测量中，会因所测材料和所测参数不同，拉曼散射光谱探测技术和布里渊散射光谱探测技术个有所长，通过合理的设计可形成优势互补。在微细结构的层析测量方面，共焦拉曼光谱探测技术测量精度高，但只能测透明和部分透明样品的内部信息。因而利用拉曼散射和布里渊散射光谱是实现微细结构材料多性能参数测量的关键。

目前，商用的激光共焦拉曼光谱测试仪器主要有英国RENISHAW等生产。传统共焦拉曼光谱探测仪的原理为光源系统发出激发光束利用聚焦物镜会聚，聚焦在被测样品上，对样品进行正入射激发照明，激发出载有样品光谱特性的拉曼散射光，通过位于与聚焦物镜焦点相共轭的针孔滤波后被光谱仪接收，获得被测样品的高度和光谱信息，通过三维扫描系统移动被测样品，探测被测样品不同区域的拉曼散射光进而获得被测样品的形貌和光谱信息。

但现有的共焦拉曼显微技术存在如下不足：

（1）空间分辨能力不高，仅达1μm左右。激光激发的拉曼光谱的强度信号很弱，比遗弃的锐利光束的强度低6个量级左右，因而为了探测到极弱的拉曼信号，共焦拉曼光谱探测系统的针孔的孔径通常在左右，远大于现有共焦显微镜10μm左右针孔孔径值，其结果使现有的共焦拉曼光谱的空间分辨力仅达1μm，并自共焦拉曼光谱探测技术发明的二十多年来一直未有根本性的改变。

（2）捕获焦点激发的拉曼光谱能力差。共焦拉曼光谱探测系统，由于在极值点处强度响应不灵敏，其很难真正捕获到焦点处激发的样品的拉曼光谱信息，因而限制了现有共焦拉曼光谱探测的空间分辨能力；

（3）探测时间长，系统漂移大。由于共焦拉曼光谱信号很弱，进行图谱成像时探测器需进行长期的积分（常达数小时），光学系统及样品工作台的漂移，常会造成样品离焦，继而降低了共焦拉曼光谱探测的空间分辨能力；

（4）样品杂散光较强，影响了拉曼光谱探测仪器的信噪比。现有的共焦拉曼光谱探测仪器，由于采用了背向反射样品探测方式和入射激发光路与散射光探测光路完全共光路的方式，其势必存在样品杂散光干扰大的不足，限制了现有共焦显微镜对高散射样品的光谱探测能力；

（5）多性能参数测量能力亟待改善。现有的共焦拉曼光谱探测技术，遗弃了含有丰富样品信息的瑞利散射光谱和布里渊散射光谱，使其在材料的弹性和压电等性质测试方面受限。

通常样品散射的拉曼光谱强度为反射的瑞利光束强度的10^-3～10^-6倍，而现有的共焦拉曼光谱探测仪器均探测样品散射的微弱拉曼光谱而遗弃强于拉曼散射光的瑞利光束和布里渊光束。因而，利用现有光谱探测系统中遗弃的瑞利光束进行辅助探测以改善现有共焦拉曼光谱探测技术空间分辨力，通过测得布里渊散射光谱频移、强度、线形变化等信息，来获得物质基本性质（弹性、磁性、相变）及多种交叉效应(压电、磁弹、光弹等)，继而实现材料应力、弹性参数、密度等测量是多光谱高分辨成像与探测的新途径。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提出一种激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法与装置。通过利用共焦拉曼光谱探测中遗弃的瑞利散射光构建双轴共焦显微成像系统来实现样品三维几何位置的高分辨成像，并利用双轴共焦显微成像装置的“极值点”与其焦点精确对应这一特性来控制光谱探测器精确捕获物镜聚焦点处激发的拉曼光谱信息，进而实现对样品微区几何位置与光谱信息的高精度探测即“图谱合一”的高空间分辨探测，同时达到分辨能力和量程范围的有效兼顾；通过探测共焦拉曼光谱探测中遗弃的布里渊散射光来获得物质基本性质（弹性、磁性、相变）及多种交叉效应(压电、磁弹、光弹等)，继而实现材料应力、弹性参数、密度等测量；利用共焦拉曼光谱探测技术和共焦布里渊光谱探测技术优势互补的特点，设计拉曼光谱和布里渊光谱同时探测的共焦光谱探测方案，实现材料多性能参数的综合测量与解耦。本发明可以探测包括荧光、康普顿散射光等散射光谱。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法，包括以下步骤：

1）采用双轴共焦显微的方式对被测样品进行扫描，照明物镜与采集物镜对称分布在测量面法线两侧，并且照明光轴与测量面法线的夹角为θ₁，采集光轴与测量面法线的夹角为θ₂，其中θ₁=θ₂；

2）激发光经由照明物镜聚焦到被测样品上，激发出瑞利光和载有被测样品光谱特性的拉曼散射光和布里渊散射光，并被采集物镜会聚到二向色分光系统，光束经二向色分光系统分光后，拉曼散射光被分离，拉曼散射光透射进入拉曼光谱探测系统，瑞利光和布里渊散射光被反射至分光镜，分光镜的反射光进入布里渊光谱探测系统，透射光进入差动探测系统，数据处理系统将获得的瑞利光信号拟合为共焦曲线，利用共焦曲线极值点与焦点位置精确对应的特性，通过极值触发来精确捕获激发光斑焦点位置的光谱信息，实现高空间分辨的光谱探测；

3）单独处理获取的瑞利光的信号时，获得高空间分辨的三维尺度层析图像；单独处理获取拉曼散射光的信号时，获得光谱图像，得到样品的材质信息；单独处理获取布里渊散射光的信号时，获得光谱图像，得到样品的应力、温度等信息；同时处理获取的瑞利光、拉曼散射光和布里渊散射光的信号时，获得高空间分辨的微区图谱层析成像，即被测样品几何位置信息和光谱信息的“图谱合一”；

4）依据共焦曲线极值点与焦点位置精确对应的特性，测量过程中可以实时对被测样品进行精确跟踪定焦，保证被测样品在整个测量过程中始终处于焦点位置，抑制环境温度和振动等因素对光谱测量的影响，从而提高测量精度。

本发明方法中的共焦探测系统中，数据处理系统从图像采集系统上获取焦斑图案后，计算出此时焦斑图案的中心，以此中心作为坐标原点，建立探测器像面上的坐标系(x_d′,y_d′)，在原点处设置一个圆形针孔即共焦虚拟针孔对焦斑图像进行探测，当被测样品进行扫描时，数据处理系统计算出共焦虚拟针孔范围内像素灰度总和，得到强度响应。

本发明方法中为压缩测量聚焦光斑尺寸，提高系统的横向分辨力，激发光束可以是线偏光、圆偏光等偏振光束；还可以是由光瞳滤波技术生成的结构光束，偏振光与光瞳滤波技术结合可以压缩测量聚焦光斑尺寸，提高系统的横向分辨力。

本发明方法还可以探测荧光、康普顿散射光等散射光谱。

本发明涉及一种激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量装置，包括光源，照明物镜，采集物镜和三维扫描工作台，还包括准直扩束镜，二向色分光装置，共焦探测装置和拉曼光谱探测装置；其中，照明物镜和采集物镜对称地布局在测量面法线两侧，照明光轴与测量面法线的夹角为θ₁，采集光轴与测量面法线的夹角为θ₂，其中θ₁=θ₂，准直扩束镜和照明物镜依次放在光源的出射光线方向，采集物镜和二向色分光装置依次放在被测样品的反射光线方向，拉曼光谱探测装置放在二向色分光装置透射方向，分光镜和共焦探测装置放置在二向色分光装置的反射方向，布里渊光谱探测装置放置在分光镜的反射方向。

本发明装置中还包括在准直扩束镜和照明物镜之间加入照明端光瞳滤波器，或者在分光镜和共焦探测装置之间加入采集端光瞳滤波器，或者在准直扩束镜和照明物镜之间以及分光镜和共焦探测装置之间同时加入照明端光瞳滤波器和采集端光瞳滤波器。

本发明装置中还包括在准直扩束镜和照明物镜之间加入偏振调制装置，或者在照明物镜和照明端光瞳滤波器之间加入偏振调制装置。

本发明装置中还包括最后进行数据融合处理的数据处理系统。

本发明装置中拉曼光谱探测装置可以是共焦光谱探测装置，包括第一聚光镜、位于第一聚光镜焦点处的针孔、第二聚光镜、位于第二聚光镜焦点处的光谱仪及光谱仪后的探测器；还可以是普通光谱探测系统，包括第第二聚光镜、位于第二聚光镜焦点处的光谱仪及光谱仪后的探测器；布里渊光谱探测装置包括布里渊聚光镜，位于布里渊聚光镜焦点位置的针孔，位于针孔后的光谱仪和探测器。

本发明装置中为提高共焦测量装置的采集精度，可通过增加图像放大装置放大图像采集装置探测到的艾利斑，包括沿光路依次放置的测量透镜、与测量透镜共焦点的图像放大装置以及位于图像放大装置焦点处的图像采集装置，。

有益效果

本发明方法，对比已有技术具有以下创新点：

1、本发明通过合理设计能够对蕴含不同信息的拉曼散射光谱和布里渊散射光谱同时进行探测，形成优势互补，实现了对材料成分与基本物理性质的高分辨探测，便于多性能参数的综合测试，这是区别于现有光谱探测技术的创新点之一；

2、本发明将双轴激光共焦显微技术与拉曼光谱、布里渊光谱探测技术有机结合，融合了双轴激光共焦显微技术的高精度物镜聚焦点位置跟踪捕获能力，可探测到精确对应最小激发聚焦光斑区域的样品光谱特性，在大幅提高微区光谱探测能力的同时也大大简化了系统的光路结构，这是区别于现有拉曼光谱探测技术的创新点之二；

3、由于引入了径向偏振光与光瞳滤波器相结合的紧聚焦技术，实现超分辨多光谱综合测试，这是区别于现有技术的创新点之三；

4、将双轴共焦与拉曼散射探测、布里渊散射探测光路相结合，仅通过软件切换处理便可实现双轴激光共焦显微探测、激光共焦拉曼光谱探测、激光共焦布里渊光谱探测、双轴激光共焦多性能参数的综合测试等多种模式自由的选与切换处理。这是区别于现有拉曼光谱探测技术的创新点之四；

5、利用双轴结构光束斜入射探测，克服了现有共焦显微成像技术无法抑制焦面散射光干扰的缺陷，抗散射能力强。这是区别于现有探测技术的创新点之五；

本发明方法具有如下特点：

1、融合双轴激光共焦探测技术和拉曼光谱探测技术，利用双轴激光共焦系统对焦点的精确定位，进行焦点跟踪测量，大幅提高拉曼光谱探测的空间分辨力；

2、系统具有双轴激光共焦显微探测、激光共焦拉曼光谱探测、激光共焦布里渊光谱探测、双轴激光共焦多光谱探测等多种工作模式，仅需通过软件操作便可实现三种模式的切换；

3、可实现量程范围与分辨能力的有效兼顾，通过设置在焦斑上所取微小区域的参数，以匹配不同反射率的被测样品，应用范围得到扩展；

4、二向色分光系统的使用增强拉曼光谱探测系统所接收到的拉曼光谱，提高拉曼光谱探测的信噪比，使共焦拉曼光谱显微镜的微区光谱探测能力显著提高，也可以降低系统对激发光源的光强要求。

5.采用双轴结构斜入射的方式照明和探测，有效抑制了焦面样品散射光的干扰，提高了光谱探测信噪比。

附图说明

图1为激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法示意图；

图2为激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量装置示意图；

图3为带偏振调制的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量装置示意图；

图4为具有探测焦斑放大系统的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量装置示意图；

图5为激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法与装置实施例示意图；

其中，1-光源，2-照明物镜，3-被测样品，4-照明光轴，5-测量面法线，6-θ₁，7-采集物镜，8-二向色分光系统，9-测量透镜，10-图像放大系统，11-图像采集系统，12-共焦虚拟针孔，13-测量光轴，14-共焦拉曼曲线，15-共焦探测系统，16-焦斑图案，17-第一聚光镜，18-针孔，19-拉曼光谱探测系统，20-采集光轴，21-数据处理系统，22-第二聚光镜，23-光谱仪，24-探测器，25-准直扩束系统，26-三维扫描工作台，27-共焦曲线，28-照明端光瞳滤波器，29-偏振调制系统，30-采集端光瞳滤波器，31-θ₂，32-分光镜，33-布里渊光谱探测系统，34-布里渊采集光轴，35-布里渊聚光镜，36-针孔，37-光谱仪，38-探测器，39-布里渊曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

本实施例中，光源1为激光器，偏振调制系统29为径向偏振光产生器，二向色分光系统8为Notch filter，数据处理系统21为计算机，图像采集系统11为CCD探测器，探测器24为CCD探测器，图像放大系统10为放大物镜。

如图1、图2和图5所示，照明物镜2与采集物镜7对称分布在测量面法线5两侧，并且照明光轴4与测量面法线5的夹角为θ₁6，采集光轴20与测量面法线5的夹角为θ₂31，其中θ₁=θ₂，激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法，其测量步骤是：

首先，激光器1发出的光束经准直扩束系统25后，进行扩束出射后成为与照明物镜2入瞳直径相等的平行光，经过径向偏振光产生器29后成为径向偏振光，径向偏振光经照明端光瞳滤波器28后光束被调制，经由照明物镜2形成压缩光斑聚焦到放置在三维扫描工作台26上的被测样品3表面，并激发出瑞利光和载有被测样品3光谱特性的拉曼散射光，被测样品3可通过增强光谱纳米粒子等光谱增强技术进行处理，以提高散射光的强度。

轴向（即图中z向）移动被测样品3，使瑞利光及对应被测样品3不同区域的拉曼散射光和布里渊散射光被反射进入采集物镜7，经过采集物镜7收集的光束被Notch filter8进行分光，其中，拉曼散射光透射过Notch filter8进入拉曼光谱探测系统19，拉曼光谱探测系统19为共焦拉曼光谱探测系统，拉曼散射光被第一聚光镜17会聚到针孔18，经过第二聚光镜22会聚进入光谱仪23，最后入射到CCD探测器24，获得被测样品3的拉曼光谱I(λ_r)（λ为波长），如共焦拉曼曲线14所示；瑞利光和布里渊散射光被Notch filter8反射到分光镜33处，透射光经过采集端光瞳滤波器30调制后，进入共焦探测系统15，经测量透镜9进行会聚，会聚光斑经过放大物镜10放大并成像在第一CCD探测器11上；分光镜33的反射光进入布里渊光谱探测系统33，被布里渊聚光镜35会聚透过针孔36进入光谱仪37，最后被探测器38接收获得被测样品3的布里渊光谱I(λ_b)（λ为波长）。

计算机21从CCD探测器11上获取焦斑图案16后，计算出此时焦斑图案16的中心，以此中心作为坐标原点，建立CCD像面上的坐标系(x_d′,y_d′)，在原点处设置一个圆形共焦虚拟针孔12对焦斑图案16进行探测；当被测样品3进行扫描时，计算机21计算出共焦虚拟针孔12范围内像素灰度总和，得到共焦强度响应Ic(x,y,z)，如共焦曲线27所示,通过共焦曲线27的“极值点”来获得样品表面的高度信息，重构出被测样品3的表面三维形貌。

依据共焦曲线27的极值点与系统焦点精确对应的特性，精确获得系统焦点位置，将被测样品3移动至焦点O位置，重新获取焦点O位置的光谱信号I(λ_r)和I(λ_b)。

将I(λ_r)和I(λ_b)、I_c(x,y,z)传送到计算机21进行数据处理，从而获得包含被测样品3位置信息I_c(x,y,z)和光谱信息I(λ)的四维测量信息I(x,y,z,λ_r,λ_b)。

完成上述步骤后，利用三维扫描工作台26对被测样品3进行横向扫描（即图中的x、y方向），移动到下一个点后，利用三维扫描工作台26对被测样品3进行轴向扫描（即图中的z方向），获取系统焦点O的位置后，将被测样品3移动到焦点O处，并获取光谱信息。

只对接收瑞利光的共焦探测系统15获得探测光斑进行处理得到共焦响应I_c(x,y,z)，通过其“极值点”精确捕获激发光斑的焦点位置，系统可以进行高空间分辨的三维尺度层析成像；只对接收拉曼散射光的拉曼光谱探测系统19获得的光谱响应I（λ_r）14进行处理时，系统可以进行拉曼光谱探测；只对接收布里渊散射光的布里渊光谱探测系统33获得的光谱响应I（λ_b）39进行处理时，系统可以进行布里渊光谱探测；同时对接收瑞利光的CCD探测器11获得的共焦响应I_c(x,y,z)、拉曼散射光的拉曼光谱探测系统19获得的光谱信号I（λ_r）和布里渊散射光的布里渊光谱探测系统33获得的光谱响应I（λ_b）39进行处理时，系统可以进行高空间分辨的微区图谱层析成像，即实现被测样品3几何位置信息和光谱信息的高空间分辨的“图谱合一”探测效果。

如图5所示，激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量装置包括沿光路依次放置的激光器1、准直扩束系统25、径向偏振光产生器29、照明端光瞳滤波器28、照明物镜2、被测样品3、三维扫描工作台26，及光路反射方向的采集物镜7、Notch filter8、位于Notch filter8透射方向的拉曼光谱探测系统19、位于Notchfilter8反射方向的分光镜33、采集端光瞳滤波器30、共焦探测系统15，位于分光镜32反射方向的布里渊光谱探测系统33、及连接共焦探测系统15、拉曼光谱探测系统19和布里渊光谱探测系统33的计算机21；其中，拉曼光谱探测系统19包括沿光路依次放置的第一聚光镜17、位于第一聚光镜17焦点位置的针孔18、位于针孔18后的第二聚光镜22、位于第二聚光镜22焦点位置的光谱仪23及位于光谱仪后的CCD探测器24；布里渊光谱探测系统33包括烟光路依次放置的布里渊聚光镜35、位于布里渊聚光镜35焦点位置的针孔36、位于针孔36后的光谱仪37以及位于光谱仪37后的探测器38；共焦探测系统15包括位于测量透镜9焦点处的放大物镜10，及位于放大物镜10焦点处的CCD探测器22。

在图2中的准直扩束装置25与照明物镜2中添加径向偏振光产生器29、照明端光瞳滤波器28，在分光镜32与测量透镜9之间添加采集端光瞳滤波器30，即构成图3，添加径向偏振光产生器29、照明端光瞳滤波器28、采集端光瞳滤波器30用于对光束整形，提高横向分辨力。

在图2的共焦探测装置15中增加图像放大装置10放大图像采集装置11探测到的艾利斑，即构成图4，增加图像放大装置10用于提高共焦测量装置15的采集精度。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法，其特征在于：

1)采用双轴共焦显微的方式对被测样品(3)进行扫描，照明物镜(2)与采集物镜(7)对称分布在测量面法线(5)两侧，并且照明光轴(4)与测量面法线(5)的夹角为θ₁(6)，采集光轴(20)与测量面法线(5)的夹角为θ₂(31)，其中θ₁=θ₂；

2)激发光经由照明物镜(2)聚焦到被测样品(3)上，激发出瑞利光和载有被测样品光谱特性的拉曼散射光和布里渊散射光，并被采集物镜(7)会聚到二向色分光系统(8)，光束经二向色分光系统(8)分光后，拉曼散射光被分离，拉曼散射光透射进入拉曼光谱探测系统(19)，瑞利光和布里渊散射光被反射至分光镜(38)，分光镜(38)的反射光进入布里渊光谱探测系统(39)，透射光进入差动探测系统(15)，数据处理系统(21)将获得的瑞利光信号拟合为共焦曲线(14)，利用共焦曲线极值点与焦点位置精确对应的特性，通过极值触发来精确捕获激发光斑焦点位置的光谱信息，实现高空间分辨的光谱探测；

3)单独处理获取的瑞利光的信号时，获得高空间分辨的三维尺度层析图像；单独处理获取拉曼散射光的信号时，获得光谱图像，得到样品的材质信息；单独处理获取布里渊散射光的信号时，获得光谱图像，得到样品的应力、温度等信息；同时处理获取的瑞利光、拉曼散射光和布里渊散射光的信号时，获得高空间分辨的微区图谱层析成像，即被测样品几何位置信息和光谱信息的“图谱合一”；

4)依据共焦曲线极值点与焦点位置精确对应的特性，测量过程中可以实时对被测样品进行精确跟踪定焦，保证被测样品在整个测量过程中始终处于焦点位置，抑制环境温度和振动等因素对光谱测量的影响，从而提高测量精度。

2.根据权利要求1所述的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法，其特征在于：共焦探测系统(15)中，数据处理系统(21)从图像采集系统(11)上获取焦斑图案(16)后，计算出此时焦斑图案(16)的中心，以此中心作为坐标原点，建立探测器像面上的坐标系(x_d′,y_d′)，在原点处设置一个圆形针孔即共焦虚拟针孔(12)对焦斑图像进行探测，当被测样品(3)进行扫描时，数据处理系统计算出共焦虚拟针孔范围内像素灰度总和，得到强度响应。

3.根据权利要求1所述的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法，其特征在于：为压缩测量聚焦光斑尺寸，提高系统的横向分辨力，激发光束可以是线偏光、圆偏光等偏振光束；还可以是由光瞳滤波技术生成的结构光束。

4.根据权利要求1所述的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量方法，其特征在于：该系统还可以探测荧光、康普顿散射光等散射光谱。

5.一种激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量装置，包括光源(1)，照明物镜(2)，采集物镜(7)和三维扫描工作台(26)，其特征在于：还包括准直扩束镜(25)，二向色分光装置(8)，共焦探测装置(15)和拉曼光谱探测装置(19)；其中，照明物镜(2)和采集物镜(7)对称地布局在测量面法线(5)两侧，照明光轴(4)与测量面法线(5)的夹角为θ₁(6)，采集光轴(20)与测量面法线(5)的夹角为θ₂(31)，其中θ₁=θ₂，准直扩束镜(25)和照明物镜(2)依次放在光源(1)的出射光线方向，采集物镜(7)和二向色分光装置(8)依次放在被测样品(3)的反射光线方向，拉曼光谱探测装置(19)放在二向色分光装置(8)透射方向，分光镜(32)和共焦探测装置(15)放置在二向色分光装置(8)的反射方向，布里渊光谱探测装置(33)放置在分光镜(32)的反射方向。

6.根据权利要求5所述的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量装置，其特征在于：还包括在准直扩束镜(25)和照明物镜(2)之间加入照明端光瞳滤波器(28)，或者在分光镜(32)和共焦探测装置(15)之间加入采集端光瞳滤波器(30)，或者在准直扩束镜(25)和照明物镜(2)之间以及分光镜(32)和共焦探测装置(15)之间同时加入照明端光瞳滤波器(28)和采集端光瞳滤波器(30)。

7.根据权利要求5或6所述的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量装置，其特征在于：还包括在准直扩束镜(25)和照明物镜(2)之间加入偏振调制装置(29)，或者在照明物镜(2)和照明端光瞳滤波器(28)之间加入偏振调制装置(29)。

8.根据权利要求5所述的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量装置，其特征在于：还包括最后进行数据融合处理的数据处理系统(21)。

9.根据权利要求5或6所述的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量装置，其特征在于：拉曼光谱探测装置(19)可以是共焦光谱探测装置，包括第一聚光镜(17)、位于第一聚光镜焦点处的针孔(18)、第二聚光镜(22)、位于第二聚光镜(22)焦点处的光谱仪(23)及光谱仪(23)后的探测器(24)；还可以是普通光谱探测系统，包括第第二聚光镜(22)、位于第二聚光镜(22)焦点处的光谱仪(23)及光谱仪(23)后的探测器(24)；布里渊光谱探测装置(33)包括布里渊聚光镜(35)，位于布里渊聚光镜(35)焦点位置的针孔(36)，位于针孔(36)后的光谱仪(37)和探测器(38)。

10.根据权利要求5或6或7或8所述的激光双轴共焦布里渊-拉曼光谱测量装置，其特征在于：为提高共焦测量装置(15)的采集精度，可通过增加图像放大装置(10)放大图像采集装置(11)探测到的艾利斑，包括沿光路依次放置的测量透镜(9)、与测量透镜(9)共焦点的图像放大装置(10)以及位于图像放大装置(10)焦点处的图像采集装置(11)，以提高共焦测量装置(15)的采集精度。