被称为科学的“眼睛”的显微镜，在科学技术飞速发展的今天，扮演着越来越“出色”的角色。借助她了不起的工作，人类发现了“细胞”，认识了“细胞”，不仅从结构上解剖了生物世界和物质世界，而且进一步阐明了生命功能模块的存在及其繁衍变化的诸多过程，将人眼本不可见或不能分辨细节的微观世界的精妙之处如数家珍般逐一呈现在我们的面前，人类不由得不感叹自然造物是如此的神奇和美丽，“点点滴滴”才是真。

光谱成像技术不仅具有空间分辨能力，而且还具有光谱分辨能力。本文从图像技术、光谱分析等不同方面论述了光谱成像技术出现和发展的必然性，明确了光谱成像的定义，丰富了光谱成像的内涵。综合运用显微荧光成像技术、分光光度术、光电检测技术、计算机和图像处理技术，提出并实现了显微荧光光谱成像分析方法，并通过实践验证了可行性。

为了解决传统声光可调谐滤光器(AOTF)成像模糊的缺点,设计了一种新的AOTF.该器件通过在传统的AOTF的出射孔后面放置一个自行设计的等边色散棱镜来实现对衍射光的色散展宽进行补偿,明显地提高了成像的对比度和空间分辨率.将此器件附加在传统光学显微镜上,获得了一种新型的光谱显微成像仪器.其光谱分辨率在575nm波长处为4.2nm、成像空间分辨率为2μm、图像采集速度为毫秒量级.为基于AOTF的光谱成像技术在生物医学等领域的更广泛的应用奠定了基础.

本文从图像技术和光谱分析等方面论述了光谱成像技术出现和发展的必然性，明确了光谱成像的定义，丰富了光谱成像的内涵，并重点结合生命科学、纳米材料、法医学等领域阐述了显微光谱成像技术的应用。

本文介绍了一项国外最新研制的纤维束成像压缩技术(FIC),应用该项技术可以实现光学吸收光谱和荧光光谱成像。吸收光谱成像像实验测定了染色的百合茎部切片的光学吸收分布情况,荧光光谱成像实验测定了红宝石荧光边界的移动,分析了夹挤在两金刚石界面间的微晶红宝石粉的压力分布状况。

利用液晶光谱仪通过光谱成像法对黄柏和人参总皂甙进行了荧光光谱图像检测,采用滤波器与像素点定位联用的方法提取有效像素点,获取它们的荧光光谱图像,绘制了相应的中药荧光指纹图谱.结合欧氏距离的判定方法,将滤波器与像素点定位联用法、像素点优选法和背景差分算法所得的荧光指纹图谱进行比较,三种方法的差异由小到大的排序为滤波器与像素点定位联用法,背景差分算法,像素点优选法.说明滤波器与像素点定位联用法所得荧光指纹图谱稳定性最好,谱线最优.实验结果表明该方法可以用于构建中药荧光指纹图谱,从而提出了一种新的用于中药指纹图谱构建中提取有效像素点的可行方法.

介绍了高通量傅里变换成像光谱仪的概念，分析了其中使用的改进型Mach-Zehnder干涉仪的原理，计算出其光程差以及调制度．可以看出：要得到较好的调制图形，必须满足两像面夹角和像方孔径角都是小角的条件，且两个像点之间的横向距离和纵向距离越小越好．讨论了像面与探测器平面之间的横向和纵向偏差及CCD单元尺寸等因素对光谱仪调制度的影响．通过调节各参量，三种调制度都可以达到90％以上，能够满足光谱仪应用需求．

为了使普通光学采集设备同时获得样品光学形态和成份信息，设计了一种可以实现连续光谱成像的测试装置．系统采用电可调液晶滤光器作为分光器件，低照度面阵CCD作为接收器，光谱分辨率可达到0．5nm，无需传统光谱成像仪中的机械推扫装置．在系统设计中，软件设计目的在于能够实现数据采集控制和后台数据处理等功能．对系统的工作参量进行了测试，给出了系统透过率函数和线性工作范围．为了检测设备工作的稳定性，对低压汞灯和氦氖激光器的光谱进行了检测，给出了多次测试结果的标准误差．最后对中药黄连的活性成份盐酸小檗碱进行了在体检测，通过确定光谱特征，可得到其空间分布信息．

将光谱分析技术快速、灵敏、准确等独特的优点,与光学成像技术的定位记录特点融合、构成光谱成像技术,可以提供分析试样中各种化学或生化成份的分布图像,因而可以获得定性、定量和定位综合、更丰富的分析信息.报导在商售落射荧光显微镜基础上,实现显微镜荧光光谱成像技术的理论基础、系统组成、设计技术关键等一系列研究工作,设计研制成了可在250～680nm波长范围内自动扫描的光纤激发显微荧光光谱成像仪样机,并获得了满意的实验结果.

将光谱精确定量分析特性与图像定位检测特性相结合,形成新颖的综合分析技术,是光谱成像技术的目标和特征.本文介绍光谱成像的原理和我们研制的显微荧光光谱成像系统,及其在生物医学领域的若干应用实例.实验证明,光谱成像技术是有广泛应用前景的综合分析技术.