CN105510296A - 便携式消荧光拉曼光谱检测系统 - Google Patents
便携式消荧光拉曼光谱检测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105510296A CN105510296A CN201511005997.0A CN201511005997A CN105510296A CN 105510296 A CN105510296 A CN 105510296A CN 201511005997 A CN201511005997 A CN 201511005997A CN 105510296 A CN105510296 A CN 105510296A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- lens group
- optical lens
- spectrometer
- described optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明提供一种便携式消荧光拉曼光谱检测系统(100)，包括置于待测物质(101)和光谱仪(107)之间的所述光学透镜组(106)，第一激光器(102)和第二激光器(103)分别侧向发射第一、第二激光，分别经第一平面反射镜(104)、第二平面反射镜(105)反射后由所述光学透镜组(106)聚焦后照射到待测物质表面；所述光学透镜组(106)将待测物质表面被激发的拉曼光聚焦后传导至所述光谱仪(105)。应用本发明的基于侧向激发的双波长激光来进行荧光消除的便携式消荧光拉曼光谱检测系统，在低信号强度时可有效消除荧光干扰。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种便携式消荧光拉曼光谱检测系统。
背景技术
拉曼光谱(Ramanspectra)，是一种非弹性散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射.弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分，非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分,统称为拉曼效应。
激光器的问世，提供了优质高强度单色光，有力推动了拉曼散射的研究及其应用。拉曼光谱可以提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。
拉曼光谱检测是属于微弱信号检测领域。目前，拉曼光谱仪用于物质检测时，荧光是干扰拉曼光谱检测的主要因素，虽然荧光一般比拉曼光谱高4到6个量级，通常可以通过算法对荧光基线进行较正，但当拉曼信号很弱时，可能无法提取到有效的拉曼光谱信号。因此，如何消除荧光干扰成为需要解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的一种便携式消荧光拉曼光谱检测系统。具体地，本发明提供一种便携式消荧光拉曼光谱检测系统，能够消除拉曼信号采集时的荧光干扰。
根据本发明的第一方面，提供一种便携式消荧光拉曼光谱检测系统，包括：光学透镜组，光谱仪，第一激光器，第一平面反射镜，第二激光器，第二平面反射镜，其中：
所述光学透镜组置于待测物质和光谱仪之间；
所述第一激光器置于所述光学透镜组和所述光谱仪之间的垂直于所述光学透镜组轴线的位置，所发射的第一激光在垂直于所述光学透镜组轴线的方向上照向光学透镜组轴心，所述第一平面反射镜置于远离所述光学透镜组轴线且与所述光学透镜组的轴线和第一激光均为45度夹角的位置，将侧向垂直入射的第一激光经90度反射后变为与所述光学透镜组轴线平行的光入射到所述光学透镜组上，第一激光经光学透镜组聚焦后照射到待测物质表面；
所述第二激光器置于所述光学透镜组和所述光谱仪之间的垂直于所述光学透镜组轴线的位置，所发射的第二激光在垂直于所述光学透镜组轴线的方向上照向光学透镜组轴心，所述第二平面反射镜置于远离所述光学透镜组轴线且与所述光学透镜组的轴线和第二激光均为45度夹角的位置，将侧向垂直入射的第二激光经90度反射后变为与所述光学透镜组轴线平行的光入射到所述光学透镜组上，第二激光经光学透镜组聚焦后照射到待测物质表面；
所述光学透镜组，用于将待测物质表面被激发的拉曼光聚焦后传导至所述光谱仪。
所述第一激光器103是680nm激光器；所述第一激光是680nm激光。所述第二激光器103是685nm激光器；所述第二激光是685nm激光。
所述光谱仪的入射狭缝位于所述光学透镜组的焦点处。
所述便携式消荧光拉曼光谱检测系统，进一步还可包括传导光纤，所述传导光纤的第一端置于所述光学透镜组的靠近光谱仪侧的第一焦点，传导光纤的第二端置于光谱仪的入射狭缝处。
所述第一激光器和所述第二激光器位于穿过所述光学透镜组轴线的同一平面上。
本发明的一种基于侧向激发的双波长激光来进行荧光消除的便携式消荧光拉曼光谱检测系统，利用拉曼光谱的强度对空间角度不敏感的特性来减少拉曼测量中荧光的干扰，在低信号强度时可有效消除荧光干扰。
参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示例性地示出了便携侧向双波长消荧光拉曼光谱仪的结构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
拉曼光谱检测时，荧光是干扰拉曼光谱测量的主要因素。通常荧光强度比拉曼光谱强度高4到6个量级，尽管可通过算法对荧光基线进行较正，但当拉曼信号很弱时，可能无法提取到拉曼信号。因此，如何在低信号强度时消除荧光干扰成为需要解决的技术问题。
本发明提出了一种基于侧向激发的双波长激光来进行荧光消除的便携式消荧光拉曼光谱检测系统。我们研究发现荧光的强度类似于朗勃体，在空间中强度分布随角度变化，而拉曼光谱的强度对空间角度不敏感，因此就可以利用这个特性来减少拉曼测量中荧光的干扰。
辐射亮度L与观察角θ无关的辐射源称为“朗伯源”，辐射源各方向上的辐射亮度不变，辐射强度随观察方向与面源法线之间的夹角θ的变化遵守余弦规律，这类辐射源称为朗伯辐射体。例如绝对黑体和理想漫反射体就是两种典型的朗伯体。一个理想的漫射面，应遵循朗伯定律，即不管入射光来自何方，沿各方向漫射光的发光强度总与cos(θ)成正比，从而亮度相同。积雪、刷粉的白墙或十分粗糙的白纸表面，都很接近这类理想的漫射面。这类物体称为朗伯反射体。
如图1所示，本发明的便携式消荧光拉曼光谱检测系统100，用于对待测物质101进行拉曼光谱检测，该系统100包括：光学透镜组106，光谱仪107，第一激光器102，第一平面反射镜104，第二激光器103，第二平面反射镜105，其中：
所述光学透镜组106置于待测物质101和光谱仪107的入射狭缝之间，且所述光谱仪107的入射狭缝位于所述光学透镜组106的焦点处；
所述第一激光器102置于所述光学透镜组和所述光谱仪之间的垂直于所述光学透镜组轴线的位置，所发射的第一激光在垂直于所述光学透镜组轴线的方向上照向轴心，所述第一平面反射镜104置于远离所述光学透镜组轴线且与所述光学透镜组的轴线和第一激光均为45度夹角的位置，将侧向垂直入射的第一激光经90度反射后变为与所述光学透镜组轴线平行的光入射到所述光学透镜组上，第一激光经光学透镜组聚焦后照射到待测物质101表面；
所述第二激光器103置于所述光学透镜组和所述光谱仪之间的垂直于所述光学透镜组轴线的位置，所发射的第二激光在垂直于所述光学透镜组轴线的方向上照向轴心，所述第二平面反射镜105置于远离所述光学透镜组轴线且与所述光学透镜组的轴线和第二激光均为45度夹角的位置，将侧向垂直入射的第二激光经90度反射后变为与所述光学透镜组轴线平行的光入射到所述光学透镜组上，第二激光经光学透镜组聚焦后照射到待测物质101表面；
所述光学透镜组106，用于将待测物质表面激发的拉曼光聚焦后传导至所述光谱仪105，所述光谱仪105通过入射狭缝接收入射的拉曼光信号，经光谱仪的光栅分光后被光谱仪的光电探测器接收转换为电信号，从而获得拉曼光谱的检测谱线。
所述第一激光器102是680nm激光器；所述第一激光是680nm激光；
所述第二激光器103是685nm激光器；所述第二激光是685nm激光；
所述第一激光器和所述第二激光器是位于穿过所述光学透镜组轴线的同一平面上。
所述便携式消荧光拉曼光谱检测系统，进一步还可以包括传导光纤，传导光纤的第一端置于所述光学透镜组的靠近光谱仪侧的第一焦点，传导光纤的第二端置于光谱仪的入射狭缝处。
应用实例：
便携式侧向双波长消荧光拉曼光谱检测系统，包括：680nm激光器102、685nm激光器103，用于分别发射680nm激光和685nm激光，所述680nm激光和685nm激光共同构成双波长激发光用于检测待测物质101的拉曼光谱；
平面反射镜104用于对680nm激光器102发射的680nm激光进行反射，将垂直于光学透镜组106轴线入射的680nm激光反射90度后变为平行于该轴线方向的入射激光照射到光学透镜组，经光学透镜组聚焦后照射到待测样品101表面；
平面反射镜105用于对685nm激光器103发射的685nm激光进行反射，将垂直于光学透镜组106轴线入射的685nm激光反射90度后变为平行于该轴线方向的入射激光照射到光学透镜组，经光学透镜组聚焦后照射到待测样品101表面；
所述680nm激光和685nm激光共同构成双波长激发光照射到待测样品101表面后，激发出拉曼光，拉曼光信号被所述光学透镜组106收集聚焦后传导至光谱仪107，经光谱仪107的入射狭缝进如光谱仪内部经分光、采集、探测后将拉曼光信号转变为电信号，最终获得拉曼光谱信号。
进一步还可以设置传导光纤，传导光纤的第一端置于所述光学透镜组的靠近光谱仪侧的第一焦点，传导光纤的第二端置于光谱仪的入射狭缝处。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种便携式消荧光拉曼光谱检测系统，其特征在于，包括：光学透镜组(106)，光谱仪(107)，第一激光器(102)，第一平面反射镜(104)，第二激光器(103)，第二平面反射镜(105)，其中：
所述光学透镜组(106)置于待测物质(101)和光谱仪(107)之间；
所述第一激光器(102)置于所述光学透镜组(106)和所述光谱仪(107)之间的垂直于所述光学透镜组(106)轴线的位置，所发射的第一激光在垂直于所述光学透镜组轴线的方向上照向光学透镜组轴心，所述第一平面反射镜(104)置于远离所述光学透镜组轴线且与所述光学透镜组的轴线和第一激光均为45度夹角的位置，将侧向垂直入射的第一激光经90度反射后变为与所述光学透镜组轴线平行的光入射到所述光学透镜组上，第一激光经光学透镜组聚焦后照射到待测物质表面；
所述第二激光器(103)置于所述光学透镜组(106)和所述光谱仪(107)之间的垂直于所述光学透镜组(106)轴线的位置，所发射的第二激光在垂直于所述光学透镜组轴线的方向上照向光学透镜组轴心，所述第二平面反射镜(105)置于远离所述光学透镜组轴线且与所述光学透镜组的轴线和第二激光均为45度夹角的位置，将侧向垂直入射的第二激光经90度反射后变为与所述光学透镜组轴线平行的光入射到所述光学透镜组上，第二激光经光学透镜组聚焦后照射到待测物质表面；
所述光学透镜组(106)，用于将待测物质表面被激发的拉曼光聚焦后传导至所述光谱仪(105)。
2.如权利要求1所述的便携式消荧光拉曼光谱检测系统，其特征在于，
所述第一激光器(102)是680nm激光器；所述第一激光是680nm激光。
3.如权利要求1所述的便携式消荧光拉曼光谱检测系统，其特征在于，
所述第二激光器(103)是685nm激光器；所述第二激光是685nm激光。
4.如权利要求1所述的便携式消荧光拉曼光谱检测系统，其特征在于，
所述第一激光器(102)是680nm激光器；所述第一激光是680nm激光。
所述第二激光器(103)是685nm激光器；所述第二激光是685nm激光。
5.如权利要求1所述的便携式消荧光拉曼光谱检测系统，其特征在于，
所述光谱仪(107)的入射狭缝位于所述光学透镜组(106)的焦点处。
6.如权利要求1所述的便携式消荧光拉曼光谱检测系统，其特征在于，
所述便携式消荧光拉曼光谱检测系统，进一步包括传导光纤，所述传导光纤的第一端置于所述光学透镜组的靠近光谱仪侧的第一焦点，传导光纤的第二端置于光谱仪的入射狭缝处。
7.如权利要求1所述的便携式消荧光拉曼光谱检测系统，其特征在于，所述第一激光器和所述第二激光器位于穿过所述光学透镜组轴线的同一平面上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511005997.0A CN105510296B (zh) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | 便携式消荧光拉曼光谱检测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201511005997.0A CN105510296B (zh) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | 便携式消荧光拉曼光谱检测系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105510296A true CN105510296A (zh) | 2016-04-20 |
| CN105510296B CN105510296B (zh) | 2018-08-31 |
Family
ID=55718432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201511005997.0A Active CN105510296B (zh) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | 便携式消荧光拉曼光谱检测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105510296B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115656139A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 西安交通大学 | 基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的在线定量测量系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005009236A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and apparatus for determining a property of a fluid which flows through a biological tubular structure with variable numerical aperture |
| CN102928397A (zh) * | 2012-11-07 | 2013-02-13 | 厦门大学 | 全息型针尖增强拉曼光谱仪光学系统 |
| CN104597034A (zh) * | 2015-02-04 | 2015-05-06 | 厦门大学 | 一种多波长激光移频激发的拉曼光谱测量装置 |
| CN105021281A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-11-04 | 北京师范大学 | 拉曼散射光谱的测量装置及拉曼散射光谱仪 |
| CN105067114A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-11-18 | 苏州大学 | 用于拉曼光谱仪荧光抑制的多波长外腔激光发射装置 |
-
2015
- 2015-12-29 CN CN201511005997.0A patent/CN105510296B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005009236A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and apparatus for determining a property of a fluid which flows through a biological tubular structure with variable numerical aperture |
| CN102928397A (zh) * | 2012-11-07 | 2013-02-13 | 厦门大学 | 全息型针尖增强拉曼光谱仪光学系统 |
| CN104597034A (zh) * | 2015-02-04 | 2015-05-06 | 厦门大学 | 一种多波长激光移频激发的拉曼光谱测量装置 |
| CN105021281A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-11-04 | 北京师范大学 | 拉曼散射光谱的测量装置及拉曼散射光谱仪 |
| CN105067114A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-11-18 | 苏州大学 | 用于拉曼光谱仪荧光抑制的多波长外腔激光发射装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 邹文龙: "拉曼光谱检测中荧光抑制方法的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115656139A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 西安交通大学 | 基于拉曼光谱的超临界水蒸煤反应中主要组分的在线定量测量系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105510296B (zh) | 2018-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10209195B2 (en) | Device for collecting surface-enhanced Raman scattering spectrum using full-aperture-angle parabolic mirror | |
| US9036145B2 (en) | Conoscopic illumination optical device with a hollow cone for an optical microscope and method of optical microscopy in conoscopy | |
| CN105258800B (zh) | 便携式三通道近深紫外拉曼光谱仪 | |
| CN105388140B (zh) | 现场隐形指纹显示及其内含物质测量仪 | |
| US20120099102A1 (en) | Dual and multi-wavelength sampling probe for raman spectroscopy | |
| WO2007100615A3 (en) | High-sensitivity surface detection system and method | |
| CN105651759A (zh) | 一种表面增强拉曼光谱测试系统 | |
| CN105510297A (zh) | 拉曼荧光光谱测试系统及其光信号收集器 | |
| CN102590171A (zh) | 用于海洋油污染快速检测的系统 | |
| CN101995387A (zh) | 一种多功能紫外-可见光谱仪 | |
| CN104964964A (zh) | 一种基于棱镜分光的便携式激光拉曼光谱仪 | |
| KR20170052256A (ko) | 라만 산란을 이용한 물질의 농도 측정 장치 및 방법 | |
| US9476827B2 (en) | System and method of multitechnique imaging for the chemical biological or biochemical analysis of a sample | |
| CN103018214B (zh) | 一种反射式光路瞬态吸收光谱仪 | |
| US20100014076A1 (en) | Spectrometric apparatus for measuring shifted spectral distributions | |
| US20110068279A1 (en) | Ultra dark field microscope | |
| US7929131B2 (en) | Highly compact design for raman spectrometry | |
| CN204028004U (zh) | 一种基于拉曼滤波的物质检测装置 | |
| CN105510296B (zh) | 便携式消荧光拉曼光谱检测系统 | |
| KR20150116999A (ko) | 다채널 여기 광원 스위칭용 마이크로 라만 및 형광 분광분석장치 | |
| CN209784194U (zh) | 一种分布聚焦的便携式拉曼探头 | |
| CN205449805U (zh) | 一种表面增强拉曼光谱测试系统 | |
| Turrell et al. | Characteristics of Raman microscopy | |
| CN212059104U (zh) | 一种宽光谱高灵敏度拉曼光谱仪 | |
| JP4336847B2 (ja) | 顕微分光測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |