CN108303407A - 变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪及校准拼接方法 - Google Patents

变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪及校准拼接方法 Download PDF

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田兆硕
毕宗杰
王玲
张珊珊
张延超
李沫霖
付石友
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Abstract

本发明提出一种变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪，包括激光器，激光器发射的激光束激发样品所产生的拉曼光散射到入射狭缝，上述拉曼光依次经过第一平面反射镜、第一凹面反射镜反射后转变为平行光束入射到平面闪耀光栅表面，平面闪耀光栅固定在旋转平台上，通过旋转平台可使平面闪耀光栅旋转；经平面闪耀光栅分光后的反射光依次经过第二凹面反射镜以及第二平面反射镜后聚焦在探测器的表面，探测器与信号处理系统相连接，信号处理系统还与显示器相连接。上述拉曼光谱仪由于平面闪耀光栅的角度可调，因此可选用多种不同波长的激光器作为激发光源；对于某一特定激光波长，还可通过调节平面闪耀光栅的角度，实现较宽范围的拉曼光谱测量。

Description

变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪及校准拼接方法
技术领域
本发明涉及拉曼光谱仪，尤其涉及一种变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪及校准拼接方法。
背景技术
拉曼光谱仪在化工、生物、农业、食品、地矿等领域检测应用日益广泛，根据实际应用情况，常见的激发光源一般采用单频固体或半导体激光器，激发波长包括266nm、355nm、405nm、450nm、466nm、485nm、532nm、785nm、1064nm等等。目前绝大多数拉曼光谱仪只能采用一种单频激光器作为激发源，为保证较高的光谱分辨率，波数测量范围一般限定为2500cm-1-4000cm-1。由于对于不同样品往往存在不同的最佳激发波长，因此为实现不同样品检测往往需要多台拉曼光谱仪配合使用，增加了检测成本及操作的复杂性。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题。本发明提出了一种变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪及校准拼接方法。
为了实现上述目的，本发明的一方面提出了一种变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪，包括激光器，所述激光器可选用固体、气体或半导体激光器，其发射波长可变，所述激光器发射的激光束激发样品所产生的拉曼光散射到入射狭缝，上述拉曼光依次经过第一平面反射镜、第一凹面反射镜反射后转变为平行光束入射到平面闪耀光栅表面，所述平面闪耀光栅固定在旋转平台上，通过所述旋转平台可使平面闪耀光栅旋转；经所述平面闪耀光栅分光后的反射光依次经过第二凹面反射镜以及第二平面反射镜后聚焦在探测器的表面，所述探测器与信号处理系统相连接，所述信号处理系统还与显示器相连接。
优选的是，所述激光器发射的激光束直接或通过光纤入射到样品。
优选的是，所述激光器发射的激光束激发样品所产生的拉曼光直接入射或通过光纤入射到入射狭缝。
优选的是，所述探测器采用线阵或面阵成像器件。
优选的是，所述探测器采用CCD或CMOS器件。
本发明的另一方面提出了一种基于上述变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪的校准拼接方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、采用激光器对已知拉曼光谱的样品进行激发；
步骤2、调节旋转旋钮，使平面闪耀光栅转动，使得激光干扰恰好在拉曼光谱图显示之外，将此时的拉曼光谱的波数范围确定为第一段拉曼光谱位置，记录此刻旋转旋钮的位置为第一位置；
步骤3、利用步骤2中已知拉曼光谱的样品的两个拉曼峰，即该两个拉曼峰的ν和x均已知，求取ν＝a+bx中的参数a和b，以便确定步骤2中所获取的第一段拉曼光谱曲线中各点位置的波数，将所述第一段拉曼光谱曲线的波数和强度导出数据表格，记作第一数据表格；
步骤4、调节旋转旋钮，使步骤2中所得的拉曼峰左移，使得波数初始值增加，此时参数b数值保持不变，参数a发生变化，变成a1，将此时的拉曼光谱的波数范围确定为第二段拉曼光谱位置，记录此刻旋转旋钮的位置为第二位置；
步骤5、利用步骤4中已知拉曼光谱的样品的一个拉曼峰，即该拉曼峰的ν和x已知，求取ν＝a1+bx中的参数a1，以便确定步骤4中所获取的第二段拉曼光谱曲线中各点位置的波数，将所述第二段拉曼光谱曲线的波数和强度导出数据表格，记作第二数据表格；
步骤6、将步骤3中获得的第一数据表格和步骤5中获得的第二数据表格进行拼接，进而生成拼接后的拉曼光谱曲线图。
本发明的该方案的有益效果在于上述变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪，由于平面闪耀光栅的角度可调，因此可选用多种不同波长的激光器作为激发光源；对于某一特定激光波长，还可通过调节平面闪耀光栅的角度，实现较宽范围的拉曼光谱测量。本发明所涉及的变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪具有结构紧凑、体积小的优点。
附图说明
图1示出了本发明所涉及的变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪的结构示意图。
附图标记：1-激光器，2-样品，3-入射狭缝，4-第一平面反射镜，5-第一凹面反射镜，6-平面闪耀光栅，7-旋转平台，8-旋转旋钮，9-第二凹面反射镜，10-第二平面反射镜，11-探测器，12-信号处理系统，13-显示器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示，本发明所涉及的变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪包括激光器1，所述激光器1可选用固体、气体或半导体激光器，其发射波长可变，所述激光器1可根据不同样品的激发波长需求进行更换，所述激光器1发射的激光束激发样品2所产生的拉曼光散射到入射狭缝3，在本实施例中，所述激光器1发射的激光束直接或通过光纤入射到样品2；所述激光器1发射的激光束激发样品2所产生的拉曼光直接入射或通过光纤入射到入射狭缝3。
上述拉曼光依次经过第一平面反射镜4、第一凹面反射镜5反射后转变为平行光束入射到平面闪耀光栅6表面，所述平面闪耀光栅6固定在旋转平台7上，通过所述旋转平台7可使平面闪耀光栅6旋转，具体的所述旋转平台7可采用电控或手动的控制方式实现旋转，在本实施例中，所述旋转平台7采用手动的控制方式实现旋转，具体是在所述旋转平台7上设有旋转旋钮8，通过手动旋转旋钮8可控制旋转平台7旋转。
经所述平面闪耀光栅6分光后的反射光依次经过第二凹面反射镜9以及第二平面反射镜10后聚焦在探测器11的表面，由于平面闪耀光栅6的分光作用，不同波长的光线聚焦在探测器11表面的不同位置，所述探测器11与信号处理系统12相连接，经过所述信号处理系统12进行计算分析，以输出光谱数据；所述信号处理系统12还与显示器13相连接，由所述显示器13显示光谱曲线。在本实施例中，所述探测器11可采用线阵或面阵成像器件，具体的所述探测器11可采用CCD或CMOS器件；所述信号处理系统12以及显示器13均为现有技术，在此不做赘述。
本发明所涉及的变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪，由于平面闪耀光栅6的角度可调，因此可选用多种不同波长的激光器作为激发光源；对于某一特定激光波长，还可通过调节平面闪耀光栅6的角度，实现较宽范围的拉曼光谱测量。本发明所涉及的变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪具有结构紧凑、体积小的优点。
光谱测量的波数与光谱仪探测器的像素点存在对应关系，波数ν与像素位置x满足多项式ν＝a+bx+cx2+dx3+……的函数关系，在本实施例中，采用线性拟合即可满足误差要求，即采用ν＝a+bx。具体的所述变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪的校准拼接方法包括以下步骤：
步骤1、采用激光器1对已知拉曼光谱的样品2进行激发。
步骤2、调节旋转旋钮8，使平面闪耀光栅6转动，使得激光干扰恰好在拉曼光谱图显示之外，将此时的拉曼光谱的波数范围确定为第一段拉曼光谱位置，记录此刻旋转旋钮8的位置为第一位置。
步骤3、利用步骤2中已知拉曼光谱的样品2的两个拉曼峰，即该两个拉曼峰的ν和x均已知，求取ν＝a+bx中的参数a和b，以便确定步骤2中所获取的第一段拉曼光谱曲线中各点位置的波数，将所述第一段拉曼光谱曲线的波数和强度导出数据表格(例如EXCEL表格)，记作第一数据表格。
步骤4、调节旋转旋钮8，使步骤2中所得的拉曼峰左移，使得波数初始值增加，此时参数b数值保持不变，参数a发生变化，变成a1，将此时的拉曼光谱的波数范围确定为第二段拉曼光谱位置，记录此刻旋转旋钮8的位置为第二位置。
步骤5、利用步骤4中已知拉曼光谱的样品2的一个拉曼峰，即该拉曼峰的ν和x已知，求取ν＝a1+bx中的参数a1，以便确定步骤4中所获取的第二段拉曼光谱曲线中各点位置的波数，将所述第二段拉曼光谱曲线的波数和强度导出数据表格，记作第二数据表格。
步骤6、将步骤3中获得的第一数据表格和步骤5中获得的第二数据表格进行拼接，进而生成拼接后的拉曼光谱曲线图。
若想将多段拉曼光谱曲线进行拼接，原理同上所述，在此不做赘述。通过以上方法已经对拉曼光谱仪的某一发射波长的激光器1的拉曼光谱进行校准，若更换激光器1，则需要重新校准。用户购买已经校准过的拉曼光谱仪对未知拉曼光谱的样品进行测量时，直接将旋转旋钮8调节至相应的标记位置即可，之后再对获得的两个数据表格进行拼接，以生成拼接后的拉曼光谱曲线图。

Claims (6)

1.一种变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪，其特征在于：包括激光器，所述激光器可选用固体、气体或半导体激光器，其发射波长可变，所述激光器发射的激光束激发样品所产生的拉曼光散射到入射狭缝，上述拉曼光依次经过第一平面反射镜、第一凹面反射镜反射后转变为平行光束入射到平面闪耀光栅表面，所述平面闪耀光栅固定在旋转平台上，通过所述旋转平台可使平面闪耀光栅旋转；经所述平面闪耀光栅分光后的反射光依次经过第二凹面反射镜以及第二平面反射镜后聚焦在探测器的表面，所述探测器与信号处理系统相连接，所述信号处理系统还与显示器相连接。
2.根据权利要求1所述的变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪，其特征在于：所述激光器发射的激光束直接或通过光纤入射到样品。
3.根据权利要求1所述的变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪，其特征在于：所述激光器发射的激光束激发样品所产生的拉曼光直接入射或通过光纤入射到入射狭缝。
4.根据权利要求1所述的变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪，其特征在于：所述探测器采用线阵或面阵成像器件。
5.根据权利要求4所述的变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪，其特征在于：所述探测器采用CCD或CMOS器件。
6.一种基于权利要求1所述的变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪的校准拼接方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1、采用激光器对已知拉曼光谱的样品进行激发；
步骤2、调节旋转旋钮，使平面闪耀光栅转动，使得激光干扰恰好在拉曼光谱图显示之外，将此时的拉曼光谱的波数范围确定为第一段拉曼光谱位置，记录此刻旋转旋钮的位置为第一位置；
步骤3、利用步骤2中已知拉曼光谱的样品的两个拉曼峰，即该两个拉曼峰的ν和x均已知，求取ν＝a+bx中的参数a和b，以便确定步骤2中所获取的第一段拉曼光谱曲线中各点位置的波数，将所述第一段拉曼光谱曲线的波数和强度导出数据表格，记作第一数据表格；
步骤4、调节旋转旋钮，使步骤2中所得的拉曼峰左移，使得波数初始值增加，此时参数b数值保持不变，参数a发生变化，变成a1，将此时的拉曼光谱的波数范围确定为第二段拉曼光谱位置，记录此刻旋转旋钮的位置为第二位置；
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110006875A (zh) * 2019-05-06 2019-07-12 黄淮学院 利用拉曼光谱测定联苯晶体熔点的方法
CN111272732A (zh) * 2020-03-03 2020-06-12 长春长光辰英生物科学仪器有限公司 一种拉曼光谱仪及拉曼光谱拼接方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102147368A (zh) * 2010-12-22 2011-08-10 北京理工大学 一种Raman光谱检测系统
JP2011214917A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Saimu:Kk ラマン散乱に基づく識別方法および識別装置、並びにラマン散乱スペクトルの計測方法および計測装置
CN105572097A (zh) * 2015-12-29 2016-05-11 北京华泰诺安探测技术有限公司 双波长远程拉曼探测系统
CN106338341A (zh) * 2015-07-09 2017-01-18 株式会社岛津制作所 光谱检测器
CN207816830U (zh) * 2018-03-05 2018-09-04 哈尔滨工业大学（威海） 变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011214917A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Saimu:Kk ラマン散乱に基づく識別方法および識別装置、並びにラマン散乱スペクトルの計測方法および計測装置
CN102147368A (zh) * 2010-12-22 2011-08-10 北京理工大学 一种Raman光谱检测系统
CN106338341A (zh) * 2015-07-09 2017-01-18 株式会社岛津制作所 光谱检测器
CN105572097A (zh) * 2015-12-29 2016-05-11 北京华泰诺安探测技术有限公司 双波长远程拉曼探测系统
CN207816830U (zh) * 2018-03-05 2018-09-04 哈尔滨工业大学（威海） 变波长激发及光谱范围可调的拉曼光谱仪

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110006875A (zh) * 2019-05-06 2019-07-12 黄淮学院 利用拉曼光谱测定联苯晶体熔点的方法
CN110006875B (zh) * 2019-05-06 2021-06-01 黄淮学院 利用拉曼光谱测定联苯晶体熔点的方法
CN111272732A (zh) * 2020-03-03 2020-06-12 长春长光辰英生物科学仪器有限公司 一种拉曼光谱仪及拉曼光谱拼接方法

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