CN107677387A - 一种测量拉曼光谱仪激光温度的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量拉曼光谱仪激光温度的装置和方法，可快速检测激光到达样品表面温度，其既适宜于拉曼光谱仪的测试平台又可以对激光强度进行测试。本法提供的装置，结构简单，不会产生故障，方便操作，对检测结果影响较小。本发明基于热电偶和拉曼光谱仪的结合，可实现激光照射过程中温度的实时记录，可以更方便科研人员在使用拉曼光谱仪前对相关实验参数条件下的激光温度进行测试。

Description

一种测量拉曼光谱仪激光温度的装置及方法
技术领域
本发明涉及光谱分析技术领域，尤其涉及一种测量拉曼光谱仪激光温度的装置和方法。
背景技术
拉曼散射是指光子与物质分子间发生能量交换，散射出的光子频率与入射光频率不同。光子频率的变化与分子中化学键、分子振动模式等因素相关。由于不同物质分子结构中的振动或转动等的差异，其所对应的拉曼光谱是不同的，因此可以利用拉曼光谱技术用于分子的鉴别和结构的分析。在使用拉曼光谱仪对待测样品进行检测时，若入射激光器的功率、波长等条件改变，其所得的拉曼光谱强度会发生变化。在拉曼光谱采集实验中，由于物质吸收了一定强度的激光光子导致其样品温度升高，从而引起部分物质的拉曼光谱在测试过程中会发生变化，而不能获得待测样品的真实拉曼光谱。为了避免激光的连续照射或高强度的激光强度所引起的影响，我们需要根据待测物质的性质选取合适的测试条件。
激光是一种能量很强的光，作用于物质表面时发生散射、吸收、反射等物理现象，并产生激光和物质间的热效应。当较高强度的激光作用于物质时，由于物质吸收激光的能量，可能引起物质的温度升高，甚至产生气化、熔融等现象。根据激光作用于物质后产生的这种热效应，我们可以通过探测拉曼光谱仪的激光到达样品表面的温度，以防所选择的实验条件影响测试结果。由于拉曼光谱仪的激光光斑大小为微米级，目前存在的检测温度的方法中很难对这么小的激光温度进行测试，且拉曼光谱仪的测试平台空间相对较小，这也对检测激光到达样品表面的温度带来困难。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种测量拉曼光谱仪激光温度的装置和方法。
本发明提出的一种测量拉曼光谱仪激光温度的装置，包括：载玻片、热电偶和温度记录仪；
载玻片的中间位置开设孔状结构的感热孔，载玻片的内部设有连通感热孔和载玻片外侧的狭缝；热电偶一端通过狭缝插入感热孔，另一端与温度记录仪连接。
优选地，感热孔为盲孔。
优选地，感热孔的直径与狭缝的直径相等。
优选地，还包括橡胶塞，橡胶塞堵塞狭缝远离感热孔的一端，热电偶穿过橡胶塞插入狭缝。
优选地，橡胶塞采用锥形橡胶塞。
一种测量拉曼光谱仪激光温度的方法，将拉曼入射激光从感热孔处入射并作用于热电偶上；调节焦距，将入射激光聚焦在热电偶上；切换入射激光频率，通过温度记录仪读取每一种频率的入射激光对应的温度并记录。
优选地，选取连续的拉曼入射激光进行测试。
本发明提供了一种快速检测激光到达样品表面温度的方法及相关装置，其既适宜于拉曼光谱仪的测试平台又可以对激光强度进行测试。本法提供的装置，结构简单，不会产生故障，方便操作，对检测结果影响较小。
本发明基于热电偶和拉曼光谱仪的结合，可实现激光照射过程中温度的实时记录，可以更方便科研人员在使用拉曼光谱仪前对相关实验参数条件下的激光温度进行测试。
附图说明
图1为本发明提出的一种测量拉曼光谱仪激光温度的装置的结构示意图；
图2为载玻片的示意图；
图3为载玻片处锥孔橡胶塞的示意图。
图4为激光照射下温度变化图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种测量拉曼光谱仪激光温度的装置，包括：载玻片1、热电偶2和温度记录仪3。
载玻片1的中间位置开设孔状结构的感热孔4，载玻片1的内部设有连通感热孔4和载玻片1外侧的狭缝5。热电偶2一端通过狭缝5插入感热孔4，另一端与温度记录仪3连接。
本实施方式提供的一种测量拉曼光谱仪激光温度的方法，采用上述的测量拉曼光谱仪激光温度的装置，该方法为：将拉曼入射激光从感热孔4处入射并作用于热电偶2上；调节焦距，将入射激光聚焦在热电偶2上；切换入射激光频率，通过温度记录仪读取每一种频率的入射激光对应的温度并记录。
本实施方式提供的测量拉曼光谱仪激光温度的装置，基于热电偶和拉曼光谱仪的结合，可实现激光照射过程中温度的实时记录。本实施方式提供的装置，结构简单，操作过程简易方便，且结合以上装置和方法，能够快速检测激光到达样品表面温度。
本实施方式提供的测量拉曼光谱仪激光温度的装置中，感热孔4为盲孔，以保证激光温度测量的精确，防止温度散失过快；同理，感热孔4的直径与狭缝5的直径相等，通过狭隘的空间，进一步防止温度扩散。
本实施方式提供的，测量拉曼光谱仪激光温度的装置还包括橡胶塞6，橡胶塞6堵塞狭缝5远离感热孔4的一端，热电偶2穿过橡胶塞6插入狭缝。如此，通过橡胶塞6的密封，可避免热电偶2的传导温度在狭缝中散失。具体的，橡胶塞6采用锥形橡胶塞。
以下结合一个具体的实施例对以上装置和方法做进一步说明。
实施例1
本实施例中，热电偶直径为1.2mm，狭缝尺寸为1.5mm，载玻片中间圆孔直径为1.5mm。
本实施例中，将热电偶线通过橡胶塞、狭缝通至载玻片中间感热孔处，并将载玻片水平放置于拉曼光谱仪测试平台上，热电偶线另一端连接从狭缝孔处引出后可与外部温度记录仪连接。待各模块调试结束后,拉曼入射激光从感热孔处入射并作用于热电偶线上，通过调节焦距等条件使激光聚焦在热电偶线上，开始进行检测。实验中以不同功率的入射激光进行测试,通过记录仪读取相应的温度。表1中为532nm固体激光器在不同功率条件下到达样品表面的温度信息，结果显示，激光功率愈强，到达样品表面的温度愈高。
表1
本实施例提供的测量拉曼光谱仪激光温度的方法，选取连续的拉曼入射激光进行测试。
表1中记录了532nm激光器在5mw条件下到达样品表面的温度信息，图4为该条件下温度变化趋势。结果显示，在激光开始照射的瞬间，温度记录仪数据显示温度上升为27.2℃，待结束激光照射时，温度恢复至原始状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种测量拉曼光谱仪激光温度的装置，其特征在于，包括：载玻片(1)、热电偶(2)和温度记录仪(3)；
载玻片(1)的中间位置开设孔状结构的感热孔(4)，载玻片(1)的内部设有连通感热孔(4)和载玻片(1)外侧的狭缝(5)；热电偶(2)一端通过狭缝(5)插入感热孔(4)，另一端与温度记录仪(3)连接。
2.如权利要求1所述的测量拉曼光谱仪激光温度的装置，其特征在于，感热孔(4)为盲孔。
3.如权利要求1所述的测量拉曼光谱仪激光温度的装置，其特征在于，感热孔(4)的直径与狭缝(5)的直径相等。
4.如权利要求1所述的测量拉曼光谱仪激光温度的装置，其特征在于，还包括橡胶塞(6)，橡胶塞(6)堵塞狭缝(5)远离感热孔(4)的一端，热电偶(2)穿过橡胶塞(6)插入狭缝。
5.如权利要求4所述的测量拉曼光谱仪激光温度的装置，其特征在于，橡胶塞(6)采用锥形橡胶塞。
6.一种测量拉曼光谱仪激光温度的方法，其特征在于，采用如权利要求1至5任一项所述的装置，该方法为：将拉曼入射激光从感热孔(4)处入射并作用于热电偶(2)上；调节焦距，将入射激光聚焦在热电偶(2)上；切换入射激光频率，通过温度记录仪读取每一种频率的入射激光对应的温度并记录。
7.如权利要求6所述的测量拉曼光谱仪激光温度的方法，其特征在于，选取连续的拉曼入射激光进行测试。
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