CN105067570A - 双轴激光差动共焦libs、拉曼光谱-质谱成像方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法与装置，属于共焦显微成像、质谱成像及光谱测量技术领域。本发明将双轴差动共焦显微成像技术与光谱、质谱探测技术结合，利用经超分辨技术处理的双轴差动共焦显微镜的微小聚焦光斑对样品进行高空间分辨形态成像，利用质谱探测***对样品微区带电分子、原子等进行质谱探测，利用光谱探测***对聚焦光斑激发光谱(拉曼光谱、诱导击穿光谱)进行微区光谱探测，利用激光多谱探测的优势互补和结构融合实现样品微区完整组分信息与形态参数的高空间分辨和高灵敏成像与探测。本发明可为生物、材料等领域物质组分及形态成像探测提供一条全新的有效技术途径。

Description

双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法与装置

技术领域

本发明属于共焦显微成像技术、光谱成像技术和质谱成像技术领域，将双轴差动共焦显微成像技术、激光诱导击穿光谱成像技术、拉曼光谱成像技术与质谱成像技术相结合，涉及一种双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法与装置，在生物、材料、矿产、微纳制造等领域有广泛的应用前景。

技术背景

质谱仪(MassSpectrometry)是将样品中的组分发生电离，使生成的不同荷质比的带电原子、分子或分子碎片在电场和磁场的作用下分别聚焦而得到按质荷比大小顺序排列的图谱仪器。质谱成像是对样品二维区域内多个微小区域分别进行质谱分析来检测特定质荷比(m/z)物质的分布。

自上世纪80年代中期基质辅助激光解吸电离这种高灵敏度和高质量检测范围生物质谱成像技术的出现，开拓了质谱学一个崭新的领域—生物质谱，促使质谱技术应用范围扩展到生命科学研究的众多领域，特别是质谱在蛋白质、核酸、糖蛋白分析等方面的应用，不仅为生命科学研究提供了新手段，而且也促进了质谱技术自身的发展。

但现有基质辅助激光解吸电离质谱仪存在以下突出问题：

1)由于利用简单的激光聚焦来解吸电离样品，因而其仍存在激光聚焦光斑大、质谱探测空间分辨力不高等问题；

2)无法对中性原子、分子、中离子及基团等进行探测，其结果制约了样品组分信息的准确完整获取；

3)质谱成像所需时间长，激光质谱仪聚焦光斑轴向位置相对被测样品常发生漂移问题。

而矿产、空间物质以及生物样品的“微区”形貌和完整组分信息的准确获取对于科学研究和生产检测都具有极其重要的意义。事实上，如何高灵敏地探测微区成分信息是目前矿产分析、生化检测等领域亟待研究的重要技术问题。

激光诱导击穿光谱的强脉冲激光聚焦到样品表面会使样品离子化，可激发样品产生等离子体，通过探测等离子体能量衰退辐射出的光谱可获取样品的原子及小分子元素组成信息；利用激光拉曼光谱技术可测量样品的分子激发光谱，获得样品中的化学键和分子结构信息。将激光拉曼光谱技术、激光诱导击穿光谱(LIBS)技术相结合与质谱探测技术结合可以实现优势互补和结构功能融合，利用激光多谱(质谱、拉曼光谱和激光诱导击穿光谱)融合技术实现样品完整组分信息探测。

激光双轴差动共焦技术利用照明与探测光路非共路结构进行探测，不仅显著提高了光路的轴向分辨力和定焦精度，实现样品形貌的高分辨成像探测，而且可以有效抑制背向散射干扰，提高光谱探测信噪比。

基于此，本发明提出一种双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法与装置，其创新在于：首次将具有高空间分辨能力的双轴差动共焦显微技术与激光拉曼光谱技术、激光诱导击穿光谱(LIBS)技术和质谱探测技术相融合，可实现被测样品微区高空间分辨和高灵敏形态与组分的成像与探测。

本发明一种高空间分辨激光共焦诱导击穿、拉曼光谱与质谱显微成像方法与装置可为生物、材料、物理化学、微纳制造等领域的形貌组分成像探测提供一个全新的有效技术途径。

发明内容

本发明的目的是提高质谱成像的空间分辨能力、抑制成像过程中聚焦光斑相对样品的漂移，提出一种双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法与装置，以期同时获得被测样品微区形貌信息和组分信息。本发明将激光双轴差动共焦显微镜聚焦光斑的探测功能与激光聚焦解吸电离功能相融合，利用经超分辨技术处理的双轴差动共焦显微镜的微小聚焦光斑对样品进行高空间分辨形态成像，利用拉曼光谱探测***对双轴差动共焦显微***聚焦光斑激发样品产生的拉曼光谱进行探测，利用质谱探测***对双轴差动共焦显微***聚焦光斑解吸电离样品而产生的带电分子、原子等进行微区质谱成像，利用激光诱导击穿光谱探测***对双轴共焦显微***聚焦光斑解吸电离样品而产生的等离子体发射光谱信息进行激光诱导击穿光谱成像，然后再通过探测数据信息的融合与比对获得完成的样品成分信息，继而实现被测样品微区高空间分辨和高灵敏形态与组分的成像与探测。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法，利用高空间分辨双轴差动共焦显微***的聚焦光斑对样品进行定焦与成像，利用拉曼光谱探测***对双轴差动共焦显微***聚焦光斑激发样品产生的拉曼光谱进行探测，利用质谱探测***对双轴差动共焦显微***聚焦光斑解吸电离样品而产生的带电分子、原子等进行微区质谱成像，利用激光诱导击穿光谱探测***对双轴差动共焦显微***聚焦光斑解吸电离样品而产生的等离子体发射光谱进行探测，然后再通过探测数据信息的融合与比对分析继而实现被测样品微区高空间分辨和高灵敏形态与组分的同时成像与探测，包括以下步骤：

步骤一、使平行光束通过环形光发生***后整形为环形光束，该环形光束再经测量物镜聚焦到被测样品上；

步骤二、使计算机控制三维工作台带动被测样品沿测量面法线方向在测量物镜焦点附近上下移动，利用采集物镜、分光器、二向色分光器、聚焦透镜、中继放大透镜和位于中继放大透镜焦面并关于采集光轴对称放置的第一光强点探测器和第二光强点探测器对放大艾里斑进行分割探测，得到艾里斑第一微区和艾里斑第二微区的强度特性曲线分别为第一离轴共焦轴向强度曲线和第二离轴共焦轴向强度曲线；

步骤三、将第一离轴共焦轴向强度曲线和第二离轴共焦轴向强度曲线相减处理得到双轴差动共焦轴向强度曲线,利用双轴差动共焦轴向强度曲线可以精确定位被测样品该点轴向高度信息；

步骤四、计算机依据双轴差动共焦轴向强度曲线的零点位置zA值控制三维工作台带动被测样品沿测量面法线方向运动，使测量物镜的聚焦光斑聚焦到被测样品上；

步骤五、利用拉曼光谱探测***对经分光器反射、二向色分光器透射和拉曼光谱收集透镜收集的拉曼光谱进行探测，测得对应聚焦光斑区域的样品化学键及分子结构信息；

步骤六、改变平行光束照明模式，激发被测样品的微区解吸电离产生等离子体羽；

步骤七、利用电离样品吸管将聚焦光斑解吸电离被测样品产生的等离子体羽中的分子、原子和离子吸入质谱探测***中进行质谱成像，测得对应聚焦光斑区域的质谱信息；

步骤八、利用激光诱导击穿光谱探测***对经分光器透射和激光诱导击穿光谱收集透镜收集的激光诱导击穿光谱进行探测，测得对应聚焦光斑区域的样品元素组成信息；

步骤九、计算机将激光双轴差动共焦探测***测得的激光聚焦光斑位置样品高度信息、激光拉曼光谱探测***探测的激光聚焦微区的拉曼光谱、激光诱导击穿光谱探测***探测的激光聚焦微区的光谱信息、质谱探测***测得的激光聚焦微区的质谱信息进行融合处理，继而得到聚焦光斑微区的高度、光谱和质谱信息；

步骤十、计算机控制三维工作台使测量物镜焦点对准被测对象的下一个待测区域，然后按步骤二～步骤九进行操作，得到下一个待测聚焦区域的高度、光谱和质谱信息；

步骤十一、重复步骤十直到被测样品上的所有待测点均被测到，然后利用计算机进行处理即可得到被测样品形态信息和完整组分信息。

本发明方法包括步骤一可为使平行光束通过矢量光束发生***、光瞳滤波器后整形为环形光束，该环形光束再经测量物镜聚焦到被测样品上解吸电离产生等离子体羽。

本发明的高空间分辨激光双轴差动共焦诱导击穿、拉曼光谱-质谱显微成像装置包括点光源、沿入射光轴方向放置的准直透镜、产生环形光束的环形光发生***和聚焦光斑到被测样品的测量物镜，包括沿采集光轴方向放置的用于探测测量物镜聚焦光斑反射光强度信号的采集物镜、分光器和位于分光器反射方向的二向色性分光器、位于二向色分光器反射方向的聚焦透镜、中继放大透镜和位于中继放大透镜焦面并关于采集光轴对称放置的第一光强点探测器和第二光强点探测器，还包括位于二向色分光器透射方向用于探测拉曼光谱的拉曼收集透镜和位于拉曼收集透镜焦点的拉曼光谱探测***；位于分光器透射方向用于探测激光诱导击穿光谱的分色镜、位于分色镜反射光方向的激光诱导击穿光谱收集透镜和位于激光诱导击穿光谱收集透镜焦点处的激光诱导击穿光谱探测***，以及沿测量面法线方向、用于探测测量物镜聚焦光斑解析电离的离子体羽组分的电离样品吸管和质谱探测***，入射光轴和采集光轴之间的夹角为2θ，并关于测量面法线对称。

本发明装置包括环形光发生***可以用沿入射光轴方向放置的产生矢量光束的矢量光束发生***和光瞳滤波器替代。

有益效果

本发明对比已有技术，具有以下优点：

1)将具有高空间分辨能力的双轴差动共焦显微技术与质谱探测技术相融合，使双轴差动共焦显微成像***的光斑实现聚焦探测和样品解析电离双重功能，可实现样品微区质谱的高空间质谱显微成像；

2)结合拉曼光谱和激光诱导击穿光谱的探测，克服了现有激光质谱仪无法对中性原子、分子、中离子及基团等进行探测的不足，实现激光多谱(质谱、拉曼光谱和激光诱导击穿光谱)组分成像探测的优势互补和结构功能融合，可以获得更为全面的微区组分信息；

3)利用双轴差动共焦曲线的过零点进行样品预先定焦，使最小聚焦光斑聚焦到样品表面，可实现样品微区高空间分辨质谱探测和微区显微成像，有效地发挥双轴差动共焦***高空间分辨的潜能；

4)利用双轴差动共焦曲线过零点进行样品预先定焦处理，可抑制现有质谱仪因长时间质谱成像中聚焦光斑相对被测样品的漂移问题；

5)利用环形光束成像既压缩了聚焦光斑的尺寸大小，又为质谱探测提供了结构方面的最佳融合，可提高激光质谱仪的空间分辨能力；

6)利用双轴结构光束斜入射探测，克服了现有共焦显微成像技术无法抑制焦面杂散光干扰的缺陷，抗杂散光能力强。

附图说明

图1为本发明的双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法；

图2为本发明的双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法变换示意图；

图3为本发明的实施例1的双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法与装置示意图。

其中：1-点光源，2-准直透镜、3-平行光束、4-环形光发生***、5-环形光、6-测量物镜、7-入射光轴、8-被测样品、9-等离子体羽、10-采集光轴、11-采集透镜、12-聚焦透镜、13-中继放大透镜、14-放大艾里斑、15-第一光强点探测器、16-第二光强点探测器、17-艾里斑第一微区、18-艾里斑第二微区、19-第一离轴共焦轴向强度曲线、20-第二离轴共焦轴向强度曲线、21-差动共焦轴向强度曲线、22-计算机、23-电离样品吸管、24-质谱探测***、25-分光器、26-激光诱导击穿光谱收集透镜、27-激光诱导击穿光谱探测***、28-三维工作台、29-测量面法线、30-CCD探测器、31-矢量光束发生***、32-光瞳滤波器、33-脉冲激光器、34-聚光透镜、35-针孔、36-传光光纤、37-出射光束衰减器、38-探测光束衰减器。39-二向色分光器、40-拉曼光谱、41-拉曼光谱收集透镜、42-拉曼光谱探测***、43-激光诱导击穿光谱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的核心方法如图1所示，以下实施例均是在图1基础上实现的。

实施例1

本发明实施例基于图3所示的高空间分辨激光双轴差动共焦诱导击穿、拉曼光谱-质谱显微成像装置，该装置采用脉冲激光器33、聚光透镜34和聚光透镜34焦点处的传光光纤36替代图1中的点光源1，由CCD探测器30替代图1中的位于中继放大透镜13焦面的第一光强点探测器15和第二光强点探测器16。在图3的激光聚焦***中引入出射光束衰减器37，在激光双轴差动共焦探测***中引入探测光束衰减器38。

如图3所示的高空间分辨激光双轴差动共焦光谱-质谱显微成像装置包括脉冲激光器33、聚光透镜34和聚光透镜34焦点处的传光光纤36组成的点光源1，沿入射光轴7方向放置的准直透镜2、出射光束衰减器37、环形光发生***4、聚焦光斑到被测样品8的测量物镜6，还包括沿采集光轴10方向放置的用于探测测量物镜6聚焦光斑反射光强度信号的采集透镜11、分光器25、激光诱导击穿光谱收集透镜26和位于激光诱导击穿光谱收集透镜26焦点的激光诱导击穿光谱探测***27，位于分光器25反射方向的二向色分光器39、拉曼光谱收集透镜41和位于拉曼光谱收集透镜41焦点的拉曼光谱探测***42，位于二向色分光镜39反射方向的探测光束衰减器38、聚焦透镜12、中继放大透镜13和位于中继放大透镜13像面的CCD探测器30，以及位于测量面法线29方向的用于探测测量物镜6聚焦光斑解吸电离的离子体羽9组分的电离样品吸管23和质谱探测***24，入射光轴7和采集光轴10之间的夹角为2θ，并关于测量面法线29对称。

主要构成的功能如下：

由点光源1、沿入射光轴7方向放置的准直透镜2、环形光发生***4、聚焦光斑到被测样品8的测量物镜6构成的激光聚焦***用于产生超过衍射极限的微小聚焦光斑，该超衍射微小尺寸光斑具有测量样品表面和产生表面等离子体的双重功能。

由沿采集光轴10方向的采集物镜11、分光器25、位于分光器25反射方向的二向色分光器39和位于二向色分光器35反射方向的聚焦透镜12、聚焦透镜12、中继放大透镜13和位于中继放大透镜13像面的CCD探测器30构成的激光双轴差动共焦探测***对被测样品8进行精密定焦，并对测量物镜6聚焦到被测样品8的光斑位置进行轴向定位，测得对应聚焦光斑位置的样品高度。

由电离样品吸管23和质谱探测***24构成的质谱探测***基于飞行时间法(TOF)探测等离子体羽9中的带电原子、分子等，来进行飞行时间质谱探测。

由采集物镜11、分光器25、位于分光器25反射光方向的光谱收集透镜26和位于光谱收集透镜26焦点处的光谱探测***27构成的光谱探测***，用于对被测样品8的激光诱导击穿光谱39进行探测，测得对应聚焦光斑区域的组分信息。

由出射光束衰减器37和探测光束衰减器38构成光强调节***，用于衰减聚焦光斑和CCD探测器30探测的光斑强度，以适应样品表面定位时的光强强度需求

由环形光发生***4和测量物镜6构成的环形光横向超分辨***，用于压缩聚焦光斑横向尺寸。

由矢量光束发生***31、光瞳滤波器32和测量物镜6构成的径向偏振光纵向场紧聚焦***用于压缩聚焦光斑横向尺寸。

由计算机22、三维工作台28构成的三维运动***可对被测样品8进行轴向定焦定位和三维扫描。

脉冲激光器33的波长、脉宽和重复频率可根据需要选择。

对被测样品进行高分辨质谱成像的过程主要包括以下步骤：

步骤一、脉冲激光器33出射的光束经聚光透镜34、传光光纤36和准直透镜2后准直为平行光束3，该平行光束3经出射光束衰减器37、环形光发生***4生成环形光束5，环形光束5再经测量物镜6聚焦为超过衍射极限的微小光斑照射在被测样品8上；

步骤二、利用计算机22控制三维工作台28使由沿采集光轴10方向的采集物镜11、聚焦透镜12、中继放大透镜13和位于中继放大透镜13焦点处的CCD探测器30构成的激光双轴差动共焦探测***对被测样品8进行轴向扫描，对放大艾里斑14进行分割探测，测得对应艾里斑第一微区17和艾里斑第二微区18的第一离轴共焦轴向强度曲线19和第二离轴共焦轴向强度曲线20；

步骤三、将第一离轴共焦轴向强度曲线19和第二离轴共焦轴向强度曲线20相减处理得到双轴差动共焦轴向强度曲线21，利用双轴差动共焦轴向强度曲线21可以精确定位被测样品8该点轴向高度信息，探测光束衰减器38用于衰减光强以避免CCD探测器30过饱和探测；；

步骤四、计算机依据双轴差动共焦轴向强度曲线21的零点位置zA值控制三维工作台25带动被测样品8沿测量面法线29方向运动，使测量物镜6的聚焦光斑聚焦到被测样品上，实现对被测样品8的初始定焦；

步骤五、利用拉曼光谱探测***42对经分光器25反射、二向色分光器39透射和拉曼光谱收集透镜41收集的拉曼光谱40进行探测，测得对应聚焦光斑区域的样品化学键及分子结构信息；

步骤六、改变脉冲激光器33工作模式，调节出射光束衰减器37来增强测量物镜6的聚焦光斑强度，激发被测样品8的微区解吸电离产生等离子体羽9；

步骤七、利用电离样品吸管23将聚焦光斑解吸电离被测样品8产生的等离子体羽9中的分子、原子和离子吸入质谱探测***24中进行质谱成像，测得对应聚焦光斑区域的质谱信息；

步骤八、利用激光诱导击穿光谱探测***27对经分光器25透射和激光诱导击穿光谱收集透镜26收集的激光诱导击穿光谱43进行光谱成像探测，测得对应聚焦光斑区域的样品元素组成信息；

步骤九、计算机22将激光双轴差动共焦探测***测得的激光聚焦光斑位置样品高度信息、激光拉曼光谱探测***42探测的激光聚焦微区的拉曼光谱40、激光诱导击穿光谱探测***27探测的激光聚焦微区的激光诱导击穿光谱43、质谱探测***24同时探测的激光聚焦微区的质谱信息进行融合处理，继而得到聚焦光斑微区的高度、光谱和质谱信息；

步骤十、计算机22控制三维工作台28使测量物镜6对准被测样品的下一个待测区域，然后按步骤二～步骤九进行操作，得到下一个待测聚焦区域的高度、光谱和质谱信息；

步骤十一、重复步骤十直到被测样品8上的所有待测点均被测到，然后利用计算机18进行数据融合和图像重构处理，即可得到被测样品形态信息和完整组分信息。

实施例2

如图2所示的高空间分辨激光双轴差动共焦光谱-质谱显微成像装置中，点光源1可以由沿入射光轴7方向的脉冲激光器33、聚光透镜34、聚光透镜34焦点处的针孔35替代，环形光发生***4可以由矢量光束发生***31、光瞳滤波器32替代，位于中继放大透镜13焦面的第一光强点探测器15和第二光强点探测器16由CCD探测器30替代。

由矢量光束发生***31、光瞳滤波器32和测量物镜6构成的径向偏振光纵向场紧聚焦***用于压缩聚焦光斑横向尺寸。

其余成像测量方法与实施例1相同。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围。

本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像方法，其特征在于：利用高空间分辨双轴差动共焦显微***的聚焦光斑对样品进行定焦与成像，利用拉曼光谱探测***对双轴差动共焦显微***聚焦光斑激发样品产生的拉曼光谱进行探测，利用质谱探测***对双轴差动共焦显微***聚焦光斑解吸电离样品而产生的带电分子、原子等进行微区质谱成像，利用激光诱导击穿光谱探测***对双轴差动共焦显微***聚焦光斑解吸电离样品而产生的等离子体发射光谱进行探测，然后再通过探测数据信息的融合与比对分析继而实现被测样品微区高空间分辨和高灵敏形态与组分的同时成像与探测，包括以下步骤：

步骤一、使平行光束(3)通过环形光发生***(4)后整形为环形光束(5)，该环形光束(5)再经测量物镜(6)聚焦到被测样品(8)上；

步骤二、使计算机(22)控制三维工作台(28)带动被测样品(8)沿测量面法线(29)方向在测量物镜(6)焦点附近上下移动，利用采集物镜(11)、分光器(25)、二向色分光器(39)、聚焦透镜(12)、中继放大透镜(13)和位于中继放大透镜(13)焦面并关于采集光轴(10)对称放置的第一光强点探测器(15)和第二光强点探测器(16)对放大艾里斑(14)进行分割探测，得到艾里斑第一微区(17)和艾里斑第二微区(18)的强度特性曲线分别为第一离轴共焦轴向强度曲线(19)和第二离轴共焦轴向强度曲线(20)；

步骤三、将第一离轴共焦轴向强度曲线(19)和第二离轴共焦轴向强度曲线(20)相减处理得到双轴差动共焦轴向强度曲线(21),利用双轴差动共焦轴向强度曲线(21)可以精确定位被测样品(8)该点轴向高度信息；

步骤四、计算机(22)依据双轴差动共焦轴向强度曲线(21)的零点位置z_A值控制三维工作台(28)带动被测样品(8)沿测量面法线(29)方向运动，使测量物镜(6)的聚焦光斑聚焦到被测样品(8)上；

步骤五、利用拉曼光谱探测***(42)对经分光器(25)反射、二向色分光器(39)透射和拉曼光谱收集透镜(41)收集的拉曼光谱(40)进行探测，测得对应聚焦光斑区域的样品化学键及分子结构信息；

步骤六、改变平行光束(3)照明模式，激发被测样品(8)的微区解吸电离产生等离子体羽(9)；

步骤七、利用电离样品吸管(23)将聚焦光斑解吸电离被测样品(8)产生的等离子体羽(9)中的分子、原子和离子吸入质谱探测***(24)中进行质谱成像，测得对应聚焦光斑区域的质谱信息；

步骤八、利用激光诱导击穿光谱探测***(27)对经分光器(25)透射和激光诱导击穿光谱收集透镜(26)收集的激光诱导击穿光谱(43)进行探测，测得对应聚焦光斑区域的样品元素组成信息；

步骤九、计算机(22)将激光双轴差动共焦探测***测得的激光聚焦光斑位置样品高度信息、激光拉曼光谱探测***(38)探测的激光聚焦微区的拉曼光谱(36)、激光诱导击穿光谱探测***(27)探测的激光聚焦微区的光谱信息、质谱探测***(24)测得的激光聚焦微区的质谱信息进行融合处理，继而得到聚焦光斑微区的高度、光谱和质谱信息；

步骤十、计算机(22)控制三维工作台(28)使测量物镜(6)焦点对准被测对象(8)的下一个待测区域，然后按步骤二～步骤九进行操作，得到下一个待测聚焦区域的高度、光谱和质谱信息；

步骤十一、重复步骤十直到被测样品(8)上的所有待测点均被测到，然后利用计算机(22)进行处理即可得到被测样品形态信息和完整组分信息。

2.根据权利要求1所述的一种双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像，其特征在于：包括步骤一可为使平行光束(3)通过矢量光束发生***(31)、光瞳滤波器(32)后整形为环形光束(5)，该环形光束(5)再经测量物镜(6)聚焦到被测样品(8)上解吸电离产生等离子体羽(9)。

3.一种双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像装置，其特征在于：包括点光源(1)、沿入射光轴(7)方向放置的准直透镜(2)、产生环形光束的环形光发生***(4)和聚焦光斑到被测样品(8)的测量物镜(6)，包括沿采集光轴(10)方向放置的用于探测测量物镜(6)聚焦光斑反射光强度信号的采集物镜(11)、分光器(25)和位于分光器(25)反射方向的二向色分光器(39)、位于二向色性分光器(39)反射方向的聚焦透镜(12)、中继放大透镜(13)和位于中继放大透镜(13)焦面并关于采集光轴(10)对称放置的第一光强点探测器(15)和第二光强点探测器(16)，还包括位于二向色分光器(39)透射方向用于探测拉曼光谱(40)的拉曼收集透镜(41)和位于拉曼收集透镜(41)焦点的拉曼光谱探测***(42)；位于分光器(25)透射方向用于探测激光诱导击穿光谱(43)的激光诱导击穿光谱收集透镜(26)和位于激光诱导击穿光谱收集透镜(26)焦点处的激光诱导击穿光谱探测***(27)，以及沿测量面法线(29)方向、用于探测测量物镜(6)聚焦光斑解析电离的离子体羽(9)组分的电离样品吸管(23)和质谱探测***(24)，入射光轴(7)和采集光轴(10)之间的夹角为2θ，并关于测量面法线(29)对称。

4.根据权利要求3所述的一种双轴激光差动共焦LIBS、拉曼光谱-质谱成像装置，其特征在于：包括环形光发生***(4)可以用沿入射光轴(7)方向放置的产生矢量光束的矢量光束发生***(31)和光瞳滤波器(32)替代。