1.双二维MEMS微镜扫描的高灵敏共焦拉曼光谱快速测量方法,其特征在于:具体包括以下过程:步骤一、光源系统(1)发出的激发光束经过分光镜(2)与二向色分光系统(3)后,再经双二维MEMS微镜扫描系统(4)反射,由测量物镜(7)会聚到被测样品(9)上,激发出载有样品微区特性的拉曼散射光和反射光;步骤二、拉曼散射光与反射光经过测量物镜(7)收集,沿着双二维MEMS微镜扫描系统(4)原路返回后,被二向色分光系统(3)分为两束,其中一束经过二向色分光系统(3)反射到达共焦探测系统(16),另一束透过二向色分光系统(3)进入共焦拉曼光谱探测系统(11);步骤三、到达共焦探测系统(16)的反射光经第三会聚镜(17)聚焦,进入第三会聚镜(17)焦点位置的共焦针孔(18),后被光电探测器(19)接收;当轴向扫描系统(8)驱动测量物镜(7)进行轴向扫描时,光电探测器(19)得到随轴向位置变化的轴向光强响应曲线(20),通过轴向光强响应曲线(20)可以实现对样品初始扫描点的轴向定焦;步骤四、进入共焦拉曼光谱探测系统(11)处的拉曼散射光经第一会聚镜(12)聚焦,进入拉曼光谱收集针孔(13),后由第二会聚镜(14)会聚后被光谱探测器15接收,实现样品拉曼光谱的高灵敏探测;步骤五、双二维MEMS微镜扫描系统(4)控制第一MEMS微镜(5)和第二MEMS微镜(6)进行偏摆,利用几何参数确定MEMS微镜偏转角度和光束扫描角度之间的函数关系:其中,d是两片MEMS微镜中心点之间的距离,l是第二片MEMS中心和物镜后瞳之间的距离,θ x ,θ y 分别是最终出射光束在X方向和Y方向的偏转角度,ω x1 ,ω y1 ,ω x2 ,ω y2 分别是两片MEMS微镜在X方向和Y方向的偏转角度;控制测量光束在被测样品(9)表面进行“S型”扫描(21),以此实现被测样品(9)表面的横向快速扫描,从而完成样品表面拉曼光谱的快速高灵敏探测。
2.如权利要求1所述的双二维MEMS微镜扫描的高灵敏共焦拉曼光谱快速测量方法,其特征在于:对于表面起伏比较大的样品,可以采用逐点定焦扫描的方式获取样品高空间分辨的拉曼光谱图像,具体步骤如下:所述步骤三、到达共焦探测系统(16)的反射光经第三会聚镜(17)聚焦,进入第三会聚镜(17)焦点位置的共焦针孔(18),后被光电探测器(19)接收;当轴向扫描系统(8)驱动测量物镜(7)进行轴向扫描时,光电探测器(19)得到随轴向位置变化的轴向光强响应曲线(20),通过轴向光强响应曲线(20)可以实现对样品的位置探测和高精度定焦;所述步骤四、完成定焦后将测量物镜(7)焦点移动至样品被测位置处激发拉曼散射光,拉曼散射光透过二向色分光系统(3)后,经第一会聚镜(12)聚焦,进入拉曼光谱收集针孔(13),后由第二会聚镜(14)聚焦后被光谱探测器(15)接收,实现高空间分辨拉曼光谱探测;所述步骤五、双二维MEMS微镜扫描系统(4)控制第一MEMS微镜(5)和第二MEMS微镜(6)进行偏摆,控制测量光束聚焦点移动至被测样品(9)下一扫描点,重复上述步骤,直至完成样品表面设定的所有点的扫描。
3.如权利要求2所述的双二维MEMS微镜扫描的高灵敏共焦拉曼光谱快速测量方法,其特征在于:融合共焦探测光路获取的高精度几何形貌和共焦拉曼探测光路获取的高空间分辨拉曼光谱信息可以实现样品高空间分辨的“图谱合一”成像。
4.双二维MEMS微镜扫描的高灵敏共焦拉曼光谱快速测量装置,用于实现如权利要求1所述的双二维MEMS微镜扫描的高灵敏共焦拉曼光谱快速测量方法,其特征在于:包括产生激发光束的光源系统(1)、分光镜(2)、二向色分光系统(3)、双二维MEMS微镜扫描系统(4)、测量物镜(7)、轴向扫描系统(8)、被测样品(9)、共焦拉曼光谱探测系统(11)、共焦探测系统(16)以及计算机控制及显示系统(26);所述光源系统(1)包括激光器(22)、会聚物镜(23)、空间光滤波针孔(24)和准直透镜(25),用于产生激发光束;所述双二维MEMS微镜扫描系统(4)包括第一MEMS微镜(5)和第二MEMS微镜(6),用于进行光束的二维横向扫描;所述轴向扫描系统(8)与测量物镜相连接,用于驱动物镜进行轴向位移;所述拉曼光谱探测系统(11)包括第一会聚镜(12)、拉曼光谱收集针孔(13)、第二会聚镜(14)和光谱探测器(15),用于进行拉曼光谱探测;所述共焦探测系统(16)包括第三会聚镜(17)、共焦针孔(18)和光电探测器(19),用于进行显微形貌测量和高精度轴向定焦;所述计算机控制及显示系统(26)与所述光源系统(1)、双二维MEMS微镜扫描系统(4)、轴向扫描系统(8)、共焦拉曼光谱探测系统(11)和共焦探测系统(16)相连接,为整个测量装置的控制中心,用于调节激发光束的输出功率,控制MEMS微镜的扫描频率、扫描角度和扫描范围,轴向扫描系统的扫描速度、扫描步进和扫描范围,并对采集到的反射光和拉曼光谱进行处理和结果显示。