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原文传递基于受激拉曼散射的大气单颗粒物快速三维化学成像方法

专利名称：	基于受激拉曼散射的大气单颗粒物快速三维化学成像方法
摘要：	本发明属于非线性光学成像技术领域，具体为一种基于受激拉曼散射的大气单颗粒物快速三维化学成像方法。本发明方法包括，利用受激拉曼散射显微系统检测待检测物质的标准品，得到拉曼峰位在受激拉曼系统中的具体参数；设置实验参数，对待检测物质进行快速x、y轴二维成像，如此往复，得到沿z轴方向的图像序列；将图片序列导入三维重构软件，以扫描视场大小与扫描像素点个数，计算出每个像元的实际大小，结合z轴扫描步长，将其映射到三维重构的初始化参数设置中，从而获得颗粒物真实的立体结构信息。本发明方法可以在短时间内获取大气单颗粒的三维结构及特定组分分布信息。本发明无需样品预处理，保留了颗粒物最原始的状态，实验步骤简单。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	复旦大学
发明人：	季敏标;张立武;敖建鹏;冯亦青;吴思敏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910390961.0
公开号：	CN110208241A
代理机构：	上海正旦专利代理有限公司
代理人：	陆飞;陆尤
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	200433 上海市杨浦区邯郸路220号
主权项：	1.一种基于受激拉曼散射的大气单颗粒物快速三维化学成像方法，其特征在于，具体步骤如下： S1、针对大气颗粒物中存在的各种化学组分，根据研究所关心的问题，选择合适的成分作为待检测物质，利用受激拉曼散射显微系统检测它们的标准品，得到标准品各自的拉曼峰位在受激拉曼系统中的具体参数；所述参数包括：泵浦光波长和斯托克斯光波长、泵浦光与斯托克斯光之间的相对时间延迟； S2、根据S1的结果设置实验参数，对大气颗粒物中特定的某种待检测物质进行快速x、y轴二维成像，并在每一帧扫描结束之后，按一定步长调节物镜或样品台的z轴高度，之后再进行下一帧图像扫描；如此往复，直到整个颗粒以层析的形式被扫描完全，得到一个沿z轴方向的图像序列X；若有多种待检测物质，则将实验参数做相应切换，再次按上述S2步骤层析扫描，并在结束后进入步骤S3，否则直接进入步骤S4； S3、判断各物质的拉曼谱是否存在交叠；若在物质A的拉曼峰顶点所对应的实验参数下还可以看到物质B的拉曼信号，则根据受激拉曼信号强度与物质浓度成线性的关系，通过线性代数解谱的方式将各物质分割，从而得到单一组分的图像；在此步骤中，所述线性代数解谱是指，将物质A、B的拉曼谱以各自最大信号值为基准归一化，根据代数关系式： a1XA+b1XB=c1； a2XA+b2XB=c2；求解XA和XB；所述关系式中，a1和b2是1，代表归一化后A、B物质的拉曼最大值，a2和b1分别是物质A在物质B拉曼最大值处对应的数值比例以及物质B在物质A拉曼最大值处对应的数值比例，c1和c2则是代表在物质A、B拉曼峰最大值的实验参数下得到的图像数据； S4、将S2或S3中解谱获取的单物质图片序列导入三维重构软件，以扫描视场大小与扫描像素点个数，计算出每个像元的实际大小，结合z轴扫描步长，将其映射到三维重构的初始化参数设置中，从而获得颗粒物真实的立体结构信息。 2.根据权利要求1所述的三维化学成像方法，其特征在于，在步骤S1中，对于待检测的物质有多种，且最大与最小的拉曼峰位相距不超过所用激光器脉冲包含的频谱范围，则将位于中间值的拉曼峰定为中心峰位，优化选择泵浦光波长，使之能够在一次受激拉曼光谱扫描过程中同时获得所有物质的拉曼峰。 3.根据权利要求1所述的三维化学成像方法，其特征在于，待检测物质为碳酸钠、硝酸钠、硫酸钠、丙二酸钠或草酸钠。
所属类别：	发明专利