顯微光譜系統選用好的 Semrock 濾光片組，創造性地將激發光、熒光和濾光片集成在一個探頭之中。同時，配合聞奕光電的微區探頭耦合模塊，能將熒光光譜測量的空間分辨率提高至 5μm。系統，顧名思義即顯微鏡系統與光譜儀系統聯用，既有顯微鏡成像的功能，又有光譜分析的功能。該系統可以實現微米級樣品的熒光光譜、反射光譜、透射光譜、拉曼光譜等光譜分析，普遍應用于材料領域、生物技術、礦物分析、微納光學等領域。

系統圖

結構組成

可分為三個模塊：照明模塊、光譜接收模塊以及成像模塊。

1.      照明模塊

系統的照明模塊一般分為科勒照明和共焦照明兩種。

a)科勒照明的光源一般為顯微鏡自帶的鹵素燈，通過透鏡組將鹵素燈絲成像于物鏡的后焦平面上，如此，物體可獲得較為明亮且均勻的全場照明；其原理圖可見Figure 1.

圖1

b)共焦照明是將照明光源（例如激光、氙燈等）通過光纖引入系統，光纖輸出端面經過光學系統成像于物體面上，即入射端面與物體面共軛，實現定點照明或激發。

2.光譜接收模塊

該模塊由光纖以及微型光譜儀組成，其中光纖接收光路為共焦接收，即接收面和物體面為共軛面，實現定點光譜接收。接收光纖一端接入顯微鏡光路，另一端連接至微型光譜儀，從而獲取物體微觀區域內的光譜信息。

3.成像模塊

該模塊為CCD相機，在顯微鏡的基礎上，將CCD/CMOS相機放置在物體面的共軛面上，在測量光譜的同時，可以實現物體圖像實時采集，即共軛成像。

圖2

顯微光譜系統系統特點

1)操作簡便：系統是基于顯微鏡的光路進行了改進和優化，增加光譜測量模塊。測量步驟可分為兩步，一為顯微鏡下查找物體，使物體在目鏡下呈清晰像，二為通過微型光譜儀采譜軟件對光譜進行采集。

2)物體小，區域可選：利用共焦原理，接收光纖僅能接收到光纖端面成像在物體面的區域，實現微小區域的光譜采集。采集區域的空間分辨率一般可以通過接收光纖芯徑除以物鏡放大倍數獲得。通過特別定制的光纖，可在采集區域的周圍形成一個圓環，實現對微小物體的區域選擇及定位。

3)測量能力強：具備傳統顯微鏡所不具備的光譜測量功能，傳統顯微鏡只能提供圖像的獲取，從而對物體進行形貌分析，無法獲得物體的光譜信息。測量系統，在保有物體圖像采集的功能外，還可對物體進行不同區域光譜的采集與分析，更進一步的了解物體的結構與特性。

4)擴展功能多：可基于商用顯微鏡，通過光路切換器的設計與耦合，增加包含顯微鏡下的透反射、熒光以及拉曼光譜測量，最大限度滿足各類的科研需求。

典型光譜測量

1)顯微反射光譜測量：通常使用顯微鏡自帶的鹵素燈作為照明光源，通過顯微鏡中的上反射光路照射在物體上（科勒照明），經由物體反射后進入接收光纖，利用微型光譜儀對接收到的反射光進行采譜及分析。

2)顯微透射光譜測量：通常使用顯微鏡自帶的鹵素燈作為光源，通過顯微鏡下面的透射光路照射到物體，光線透過物體后到達接收光纖，利用微型光譜儀對接收到的透射光進行采譜及分析。

3)顯微熒光光譜測量：將外界激光光源通過光纖或熒光探頭，經由光路切換器耦合進入顯微鏡系統，并聚焦于物體面，實現對物體的熒光激發。然后，通過對被激發點所返回的光進行過濾（濾去激發激光），使得進入接收光纖的光只保留所需的熒光信息，利用微型光譜儀對接收到的熒光進行采譜及分析。

4)顯微拉曼光譜測量：將外界激光光源（波長為532nm 或 785nm）通過拉曼探頭，經由光路切換器耦合進入顯微鏡系統，并聚焦于物體面，實現對物體的拉曼激發。然后，通過對被激發點所返回的光進行過濾（濾去激發激光），使得進入接收光纖的光只保留所需的拉曼以及熒光信息，利用微型光譜儀對接收到的拉曼光及熒光進行采譜及分析。