CN108169134B - 一种可连续旋转的光学扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种可连续旋转的光学扫描装置应用于表面等离子体共振检测仪。激光器和信号采集模块可保持固定，而光路进行旋转以完成扫描。该装置具备：激光器模块，藕接于激光器基座，用以产生扫描信号;信号采集模块，藕接于信号采集模块基座，用以接收扫描信号；两个平面反射镜，用以改变激光的行进方向;四个曲面反射镜，用以完成光路的转换。

Description

一种可连续旋转的光学扫描装置

技术领域

本发明涉及表面等离子体共振检测仪领域。

背景技术

表面等离子共振技术是一种物理光学检测技术。表面等离子共振技术拥有快速、实时、非侵入、无需标记、精度高等特点。它可以提供动力学、热力学、浓度等相互作用的信息，已广泛应用于生物技术、 医学、 食品安全、 新药制造、 环境等与人类生活有紧密相关的领域。目前商业化的表面等离子共振检测仪主要采用角度扫描方式进行信号检测。表面等离子共振检测仪的激光器以一定角度入射到传感器表面，发射光由光电信号检测器件进行检测。激光器和信号采集模块在一定角度范围内进行扫描以获得传感器的共振角，达到测量的目的。

但是，在上述的角度扫描式的表面等离子共振检测仪中，由于激光器和信号采集模块需要在一定角度范围内进行往复运动来实现共振角的检测。在这种情况下，受到机械部件的精度、零件的惯性以及其它因素影响，表面等离子共振检测仪扫描速度偏低。

进而，对于变化速度快的信号，角度扫描式的表面等离子体共振检测仪无法扫描到有效的关于被检测物的信息。

而且，由于扫描方式为往复扫描，该扫描方式通常无法进行全谱的共振曲线的快速连续扫描。

发明内容

本发明提供了一种快速地进行全谱共振曲线扫描的方法。该方法可以极大提高表面等离子体共振检测仪的检测速度，同时，全谱扫描可以获得更多关于传感器检测到的信息，会使检测结果更加精确。

在该发明中，为了让表面等离子体共振检测仪的扫描速度提升，采用来一种特殊的反射镜面来实现360度连续旋转的方式。不同于在一定范围内往复运动的扫描方式，360度连续扫描方式可以消除在扫描范围边界处扫描方向发生改变时的系统的惯性对测量结果的影响。正常扫描时，系统的激光器和信号采集模块均固定，只有两个平面反射镜进行旋转，由于旋转部件的减少，扫描的速度和稳定性可以极大的提高，且扫描所得结果为全谱的共振曲线。

在该发明中，为了实现360度连续旋转扫描，可以使用两个平面反射镜和四个曲面反射镜实现：由激光器发射的激光投射到平面反射镜法线与激光夹角为45度的平面反射镜上，反射激光经过两个曲面反射镜反射两次后到达传感器表面。由传感器反射的激光再经由两个曲面反射镜反射两次后到达平面反射镜，最后由平面反射镜将激光反射到信号采集模块的感光区域。

在该发明中，为了让扫描装置可以进行360度连续旋转扫描，两个平面反射镜需要进行旋转以改变系统的光路，同时四个反射镜对光路进行转换使激光可以从不同角度投射到传感器表面，达到扫描的目的，最后扫描出来的激光由信号采集模块进行采集。

附图说明

图1是有关本发明的一种实施方式的角度扫描检测装置的结构图。

图2 是平面反射镜处光路的具体实施方式。

图3 是曲面反射镜处光路的具体实施方式。

图4 是本发明传感器模块的具体实施方式。

附图标记说明

1 激光器

2 曲面反射镜

3 平面反射镜

4 平面反射镜基座

5 曲面反射镜

6 曲面反射镜

7 传感器模块

8 棱镜

9 平面反射镜基座

10 曲面反射镜

11 平面反射镜

12 信号采集模块

13 激光光束。

具体实施方案

以下，通过对图1所示的具体实施实例对本发明进行阐述。如图1所示，激光器1发出的激光光束13投射到平面反射镜2上，并反射到曲面反射镜5的反射曲面上，激光光束进一步反射至曲面反射镜6上。曲面反射镜6将激光光束13反射入棱镜8中并到达传感器模块7上。而传感器模块7会继续反射激光光束13到曲面反射镜10上面，曲面反射镜10将激光光束反射到平面反射镜11上，并由平面反射镜11将激光光束反射到信号采集模块12上以采集信号。

在该实施方案中，平面反射镜基座4可以驱动平面反射镜进行旋转以改变激光光束13的行进方向，平面反射镜9也可以驱动平面反射镜进行旋转以改变激光光束13的行进方向。平面反射镜4处的具体实施方案见图2所示。平面反射镜9处的实施方式与图2相同。

图3为本发明中曲面反射镜的具体实施方式。为了使不同角度的入射光都反射到传感器上，同时方向具有偏移，需要使用两个曲面反射镜来完成。

图4为本发明中，激光光束13经由棱镜8投射到传感器模块7并由传感器模块7反射的具体实施方式。

下面进一步阐述本发明在表面等离子体共振检测仪上的应用，这里以角度扫描式表面等离子体共振检测仪为例，但其应用不仅限于角度扫描式表面等离子体共振检测仪。

在图1中，激光器1和信号采集模块12均固定，而平面反射镜3和平面反射镜11均旋转，且以相反的方向同步旋转。两者在旋转时，可以改变投射到传感器模块7上的入射光的角度实现扫描的效果。这里，平面反射镜3和平面反射镜11每旋转一周即完成了两个表面等离子体共振全谱曲线。由于平面反射镜3和平面反射镜11结构简单，可以实现快速的旋转，因此可以该实施方案可以实现极高的扫描速度。

Claims (1)

1.一种可连续旋转的光学扫描装置，可以实现360°连续旋转检测，其特征在于，具备：

激光器模块，用以产生扫描信号；

信号采集模块，用以接收扫描信号；

两个平面反射镜，即第一平面反射镜和第二平面反射镜，用以改变激光的行进方向；

四个曲面反射镜，即第一曲面反射镜、第二曲面反射镜、第三曲面反射镜和第四曲面反射镜，用以对光路进行转换;

光路模块由所述两个平面反射镜和所述四个曲面反射镜组成;

所述激光器模块投射到所述第一平面反射镜的激光光束反射到所述第一曲面反射镜的反射曲面上后再反射到所述第二曲面反射镜的反射曲面上，所述第二曲面反射镜将所述激光光束进一步反射入表面等离子体共振检测仪的棱镜中的传感器模块上，所述传感器模块将所述激光光束反射到所述第三曲面反射镜的反射曲面上，所述第三曲面反射镜将所述激光光束反射至所述第四曲面反射镜的反射曲面上，所述第四曲面反射镜将所述激光光束反射到所述第二平面反射镜上，并由所述第二平面反射镜将所述激光光束反射到所述信号采集模块上以采集信号；

所述两个平面反射镜均360°连续旋转，且以相反的方向同步旋转，使得光路能够360°连续旋转；

所述激光器模块、所述信号采集模块、所述四个曲面反射镜均为固定设置；

所述两个平面反射镜每旋转一周即完成了两个表面等离子体共振全谱曲线。

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