【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可以同时检查所检测样品的生物化学、物理和形态特征的多模态偏振全息光谱仪。
技术介绍
1、对于生物医学、环境和化学研究，非常需要无需标记或大量样品制备的非侵入性、可辨别的样品和材料分析。通过光谱法的材料分析和表征准确但缓慢。光谱信号需要被逐像素记录，这是耗时的。时间冗余无法保证高通量材料识别。
2、形态和结构特征与样品的组成有关，且与样品物体的风化和转移过程有关。形态特征可以通过显微镜，即扫描电子显微镜(scanning electron microscopy，sem)精确地观察到。然而，这些特征，例如圆度，是不可辨别且随着生产过程而变化的。
3、由当前偏振成像(polarization imaging，pi)系统记录的偏振图像欠佳且麻烦。需要手动旋转和调整偏振器，这限制了实时和自动成像过程的使用。第cn104198040a号中国专利公开了需要具有不同波长的两个激光源的系统。偏振图像记录需要对两个激光器的光束进行调制。在此专利中公开的方法无法记录光谱以及捕捉与材料有关的光谱信息。并且，本专利中不存在基于自动成像过程或机器学习的特征分析方法。
4、美国公开的申请2016/0011050a1公开了使用偏振器和分析器来识别由样品引入的差异。图像记录需要手动旋转，这很麻烦且降低了图像记录速度。此外，此专利需要专门设计的延迟器元件来实施其功能。需要精确地制造此延迟器元件，这限制了系统和方法的工业生产。相比于在全息图和光谱上记录丰富的信息，第7,649,660号美国专利试图通过全息复用来实
技术实现思路
1、为了解决现有技术的问题，本专利技术提出一种实现高通量二维(2d)光谱记录的设备和方法。与广泛使用的拉曼光谱法和傅里叶变换红外光谱法(ft-ir)相比，本专利技术在x轴方向和y轴方向两者上记录2d光谱。通过此策略显著提高了时间效率。
2、本专利技术使用通过与偏振光的空间相干来对全息图案进行编码的偏振全息术。通过在频域中分离和过滤重叠的全息图，可检索样品的形态表面和三维立体结构。另外，可通过光学偏振轴方位角和相位延迟用偏振全息术来分析样品双折射性质。吸收光谱揭示材料的结构和组成。光谱中吸收峰的位置和强度指示特定分子结构或官能团的存在。总的来说，本专利技术的系统和方法提供先进且可辨别的多模态材料分析工具。
3、针对互补形态特征提取且计算偏振特征(例如双折射率和各向异性)。另外，通过用全息图进行全息成像来获取折射率、透射率和条纹对比度。丰富的物理和结构信息由系统收集并且为样品材料识别提供可辨别的特征。
4、此外，在具有多方向偏振记录掩模的系统硬件中实现合成偏振成像记录。使用先进的图像配置和配准方法来阐明具有特定偏振态的图像。不需要额外的光学偏振分析器，这消除了麻烦的手动硬件调整且允许自动成像。并且，本专利技术的设备和方法消除了现有的光谱分析系统的视场和光源强度限制，并且通过pi和数字全息(digital holography，dh)添加相位和分子结构特性。所述系统集成到高级电成像传感器硬件中且通过高级图像处理方法实施，从而提供多维指纹以用于实时材料分析。
5、本专利技术具有广泛的应用领域，涉及生物医学研究、材料科学、环境评估和生物物理学分析。举例来说，用于海洋污染监测的微塑料探测、用于癌症研究的生物组织诊断、化学和生物试剂检测、具有缺陷定向检测的半导体材料检查等。
6、本专利技术的系统硬件设置相对简单且紧凑。专门制造的偏振掩模安装在成像传感器内部，且从外部不易观测到。此新颖的设计和特定的创新改进系统的紧密性且减少了系统成本，使得其适合于商业和工业用途。另外，将高级图像配准、特征提取以及处理方法和算法集成到本专利技术中。因此，本专利技术是一种智能工具形式的复合系统，其超出了单一成像和光谱分析系统的限制。
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1.一种二维光谱记录设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的二维光谱记录设备，其特征在于，所述准直激光源为激光二极管和准直透镜，所述激光二极管产生激光束，所述准直透镜接收所述激光并将所述激光转换成准直激光束。
3.根据权利要求1所述的二维光谱记录设备，其特征在于，进一步包含镜子，所述镜子位于所述狭缝孔口之后以将所述第二光束弯曲成平行于所述第一光束，以使结构更紧凑。
4.根据权利要求1所述的二维光谱记录设备，其特征在于，所述斯托克斯掩模为一系列四单元群组，其中每一个单元分别具有0°、45°、90°和135°的偏振。
5.根据权利要求4所述的二维光谱记录设备，其特征在于，所述第二光束在穿过所述分束器之后穿过线性偏振器，且在穿过所述线性偏振器之后并在穿过所述偏振相机之前穿过四分之一波片。
6.根据权利要求1所述的二维光谱记录设备，其特征在于，形成所记录的全息微塑料样品1(MP1)和全息微塑料样品2(MP2)，且MP1和MP2的干涉之间的空间和相位差存在于强度差、全息条纹的对比度和全息条纹的图案中，并且两个干涉条纹之间
...【技术特征摘要】
1.一种二维光谱记录设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的二维光谱记录设备，其特征在于，所述准直激光源为激光二极管和准直透镜，所述激光二极管产生激光束，所述准直透镜接收所述激光并将所述激光转换成准直激光束。
3.根据权利要求1所述的二维光谱记录设备，其特征在于，进一步包含镜子，所述镜子位于所述狭缝孔口之后以将所述第二光束弯曲成平行于所述第一光束，以使结构更紧凑。
4.根据权利要求1所述的二维光谱记录设备，其特征在于，所述斯托克斯掩模为一系列四单元群组，其中每一个单元分别具...
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