CN117740921A - 一种用于成像质谱的光学显微镜装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及质谱分析仪技术领域，特别涉及一种用于质谱成像的光学显微镜装置。包括光源、分光板、相机及光学元件，其中光学元件同轴设置于离子提取传输系统的外侧，分光板设置于光源的前方，相机与分光板同轴布置，光学元件包括同轴依次设置主反射镜、平面反射镜及次反射镜，光源发出的光束依次经过分光板和光学元件后聚焦在样品的表面，光线再沿原路返回且透过分光板在相机上成像。本发明结构紧凑，体积小，由光源发出的光线经过分光板、平面反射镜、次反射镜和主反射镜的反射之后聚焦在样品表面，之后携带样品表面的光线返回透过分光板最终成像在相机上，光线利用率高，而且光学成像的过程与离子提取和传输过程互不干涉。
Description
技术领域
本发明涉及质谱分析仪技术领域，特别涉及一种用于质谱成像的光学显微镜装置。
背景技术
质谱仪器具有高分辨、高灵敏和高通量等特点，目前被广泛应用于大气环境监测、食品检测、工业过程和科学分析等领域中。常规的质谱分析技术对于单个样品得到样品的质荷比和强度信息，可以对于分析物进行定性和定量检测。质谱成像技术是用于化学、生物学和药物研究中，分析样本中不同分子的分布和浓度的方法。其基本原理是使用聚焦的激光或者离子束在样品表面进行轰击，产生的二次离子经过离子提取锥的收集和离子传输系统的传输之后，进入到质谱仪当中进行分析。通过激光束/离子束的扫描或者样品台的移动，可以获取不同的空间坐标点内的质谱图，经过数据处理之后可以得到不同分子在表面的空间坐标信息和强度信息。光学显微镜的作用在于对于分析样品表面进行实时观察，确定电离分析的空间坐标以及用于评价激光束斑或者离子束束斑的大小。一般的光学显微镜采用侧照式的结构，光源从侧向照射，之后反射光被收集进入到相机中进行成像。这种结构的缺点在于由于观察角度的影响，会带来光学像差显著影响光学成像的空间分辨率。其次，分离式结构中将分析位置和观察位置分离开，优势在于可以对于样品微区实现良好的观察，然而，这种结构无法对于样品微区进行实时成像。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于质谱成像的光学显微镜装置，以解决传统光学显微镜的光学像差影响光学成像的空间分辨率及无法对样品微区进行实时成像的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种用于质谱成像的光学显微镜装置，包括光源、分光板、相机、光学元件及离子提取传输系统，其中光学元件同轴设置于离子提取传输系统的外侧，分光板设置于光源的前方，相机与分光板同轴布置，光源发出的光束依次经过分光板和光学元件后聚焦在样品的表面，光线再沿原路返回且透过分光板在相机上成像。
所述光学元件包括同轴依次设置主反射镜、平面反射镜及次反射镜；主反射镜、平面反射镜及次反射镜具有同轴线的中心通孔，由所述分光板反射的光线依次经过平面反射镜、次反射镜和主反射镜反射后聚焦至样品表面。
所述次反射镜为球型凸面镜，球型凸面镜上镀有铝反射膜；所述次反射镜安装在所述离子提取系统的外侧。
所述次反射镜的外径为10-40mm，所述次反射镜的中心通孔内径大小为8-20mm。
所述主反射镜为球型凹面镜，球型凹面镜上镀有铝反射膜。
所述主反射镜的外径为50-200mm，所述主反射镜的中心通孔内径大小为30-70mm。
所述平面反射镜的中心通孔内径大小为8-20mm。
所述平面反射镜上镀有铝反射膜。
所述离子提取传输系统包括同轴设置的离子提取锥和离子传输系统，其中离子提取锥的下端为圆锥状且靠近样品的表面；所述次反射镜套装在离子提取锥的外侧；所述主反射镜套装在离子传输系统上，所述平面反射镜设置于离子提取锥和离子传输系统之间。
本发明的优点及有益效果是：本发明提供的一种用于质谱成像的光学显微镜装置，结构紧凑，体积小，由光源发出的光线经过分光板、平面反射镜、次反射镜和主反射镜的反射之后聚焦在样品表面，之后携带样品表面的光线返回透过分光板最终成像在相机上，光线利用率高，而且光学成像的过程与离子提取和传输过程互不干涉。
附图说明
图1是本发明一种用于质谱成像的光学显微镜装置的结构示意图。
图中：1-光源，2-分光板，3-平面反射镜，4-次反射镜，5-主反射镜，6-样品表面，7-相机，8-离子束，9-离子提取锥，10-离子传输系统。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供一种用于质谱成像的光学显微镜装置，包括光源1、分光板2、相机7、光学元件及离子提取传输系统，其中光学元件同轴设置于离子提取传输系统的外侧，分光板2设置于光源1的前方，相机7与分光板2同轴布置，光源1发出的光束依次经过分光板2和光学元件后聚焦在样品的表面，光线再沿原路返回且透过分光板2在相机7上成像。
本发明的实施例中，离子提取传输系统包括同轴设置的离子提取锥9和离子传输系统10，其中离子提取锥9的下端为圆锥状且靠近样品的表面。离子提取锥9用于离子提取，离子传输系统10用于离子束8的传输。
如图1所示，本发明的实施例中，光学元件包括同轴依次设置主反射镜5、平面反射镜3及次反射镜4；主反射镜5、平面反射镜3及次反射镜4具有同轴线的中心通孔，次反射镜4套装在离子提取锥9的外侧，主反射镜5套装在离子传输系统10上，平面反射镜3设置于离子提取锥9和离子传输系统10之间。由分光板2反射的光线依次经过平面反射镜3、次反射镜4和主反射镜5反射后聚焦至样品表面。
本发明的实施例中，次反射镜4为具有中心通孔的球型凸面镜，球型凸面镜上镀有铝反射膜。优选地，次反射镜4的外径为10-40mm，次反射镜4的中心通孔内径大小为8-20mm，与离子提取锥9的内径大小相当。
本发明的实施例中，主反射镜5为球型凹面镜，球型凹面镜上镀有铝反射膜。优选地，主反射镜5的外径为50-200mm，主反射镜5的中心通孔内径大小为30-70mm，且与离子传输系统10的内径大小相当。
优选地，平面反射镜3的中心通孔内径大小为8-20mm。平面反射镜3上镀有铝反射膜。
本发明提供一种用于质谱成像的光学显微镜装置，其工作原理为，由光源1发出的光线经过分光板2、平面反射镜3、次反射镜4和主反射镜5的反射之后聚焦在样品表面，之后携带样品表面的光线返回透过分光板2，最终成像在相机7上。光学成像的过程和离子提取和传输过程互不干涉。
本发明可以对于样品表面进行光学成像，且不与离子提取锥9和离子传输系统10相干涉，因此可以用于质谱成像中的光学成像系统；本发明采用一体化结构既可以对于样品表面进行实时观察，又可以保证优异的成像质量，并且结构紧凑，可以与离子提取系统和离子传输系统紧密结合在一起，提高光线利用效率。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于质谱成像的光学显微镜装置，其特征在于，包括光源(1)、分光板(2)、相机(7)、光学元件及离子提取传输系统，其中光学元件同轴设置于离子提取传输系统的外侧，分光板(2)设置于光源(1)的前方，相机(7)与分光板(2)同轴布置，光源(1)发出的光束依次经过分光板(2)和光学元件后聚焦在样品的表面，光线再沿原路返回且透过分光板(2)在相机(7)上成像。
2.根据权利要求1所述的用于质谱成像的光学显微镜装置，其特征在于，所述光学元件包括同轴依次设置主反射镜(5)、平面反射镜(3)及次反射镜(4)；主反射镜(5)、平面反射镜(3)及次反射镜(4)具有同轴线的中心通孔，由所述分光板(2)反射的光线依次经过平面反射镜(3)、次反射镜(4)和主反射镜(5)反射后聚焦至样品表面。
3.根据权利要求2所述的用于质谱成像的光学显微镜装置，其特征在于，所述次反射镜(4)为球型凸面镜，球型凸面镜上镀有铝反射膜；所述次反射镜(4)安装在所述离子提取系统(9)的外侧。
4.根据权利要求3所述的用于质谱成像的光学显微镜装置，其特征在于，所述次反射镜(4)的外径为10-40mm，所述次反射镜(4)的中心通孔内径大小为8-20mm。
5.根据权利要求2所述的用于质谱成像的光学显微镜装置，其特征在于，所述主反射镜(5)为球型凹面镜，球型凹面镜上镀有铝反射膜。
6.根据权利要求5所述的用于质谱成像的光学显微镜装置，其特征在于，所述主反射镜(5)的外径为50-200mm，所述主反射镜(5)的中心通孔内径大小为30-70mm。
7.根据权利要求2所述的用于质谱成像的光学显微镜装置，其特征在于，所述平面反射镜(3)的中心通孔内径大小为8-20mm。
8.根据权利要求7所述的用于质谱成像的光学显微镜装置，其特征在于，所述平面反射镜(3)上镀有铝反射膜。
9.根据权利要求1所述的用于质谱成像的光学显微镜装置，其特征在于，所述离子提取传输系统包括同轴设置的离子提取锥(9)和离子传输系统(10)，其中离子提取锥(9)的下端为圆锥状且靠近样品的表面；所述次反射镜(4)套装在离子提取锥(9)的外侧；所述主反射镜(5)套装在离子传输系统(10)上，所述平面反射镜(3)设置于离子提取锥(9)和离子传输系统(10)之间。
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