CN108426871B - 基于增强效应的气体拉曼光谱仪 - Google Patents

基于增强效应的气体拉曼光谱仪 Download PDF

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    • 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
    • G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons

Abstract

一种基于增强效应的气体拉曼光谱仪，它包括激光源、收集装置、分光装置和检测装置，其特征在于上述收集装置包括反射镜和会聚透镜组，所述的反射镜呈环形状，其反射面是倾斜向上的球面，所述的会聚透镜组至少包括一个凹透镜和一个凸透镜；上述分光装置是一个呈环形状的带阻滤波片，所述的带阻滤波器作为圆盘形的气体样本室的侧面；上述激光源设置在反射镜的外侧，激光源发射的入射光与气体样本室的圆心成一个夹角，由外向气体样本室内入射。本发明的基于增强效应的气体拉曼光谱仪可大幅提高气体拉曼光谱仪的灵敏度。检测灵敏度能达到1ppm，是现有技术的气体拉曼光谱仪的10倍。

Description

基于增强效应的气体拉曼光谱仪
技术领域:
本发明涉及气体成分检测装置，具体是一种实时检测气体成分的基于增强效应的气体拉曼光谱仪。
背景技术：
在环境监测、工业过程监控、实验室复杂样本分析中，对于气体成分的快速检测有着迫切需求。现有技术的气体拉曼光谱仪可以方便的对气体成分进行检测，它利用气体中的物质分子在入射光源作用下频率发生较大变化的散射现象对物质分子进行检测。现有技术的拉曼光谱仪是由激光源、收集装置、分光装置和检测装置构成, 上述收集系统由透镜组构成,上述分光系统采用光栅或陷波滤光片结合光栅。由于拉曼光谱强度只有入射光线的10-6，对于检测装置有很高的要求。
发明内容：
本发明针对上述问题，提出一种基于增强效应的气体拉曼光谱仪，通过增强拉曼散射光谱，提高气体中物质分子的检测精度或降低检测装置的要求。
本发明是通过下述技术方案实现的：一种基于增强效应的气体拉曼光谱仪，它包括激光源、收集装置、分光装置和检测装置，其特征在于;上述收集装置包括反射镜和会聚透镜组，所述的反射镜呈环形状，其反射面是倾斜向上的球面，将拉曼光反射到会聚透镜组上，所述的会聚透镜组至少包括一个凹透镜和一个凸透镜，会聚透镜组将拉曼光会聚到检测装置上；上述分光装置是一个呈环形状的带阻滤波片，所述的带阻滤波片反射入射光，透过拉曼光，所述的带阻滤波片作为圆盘形的气体样本室的侧面；上述激光源设置在反射镜的外侧，激光源经过反射镜和带阻滤波片向气体样本室内输入，输入的入射光与气体样本室的圆心成一个夹角
Figure 316399DEST_PATH_IMAGE001
，入射光束照射在带阻滤波片上后发生多次反射，入射光束每一次在气体样本室中反射传播，都会发生拉曼散射，从而产生拉曼光谱，这些拉曼散射产生的不同频率的拉曼光透过带阻滤波片，通过环形反射镜反射，进入凹透镜后成为平行光，再由凸透镜会聚合进入检测装置进行拉曼光谱的检测。
本发明的基于增强效应的气体拉曼光谱仪，从激光源发射的入射光束进入到气体样本室内，由于入射光束进入时与气体样本室圆心成夹角，入射光束照射在带阻滤波片上后可发生多次反射，入射光束每一次在气体样本室中反射传播，都会发生拉曼散射，从而产生了大量的拉曼光谱，这些拉曼散射产生的不同频率的光透过带阻滤波片，通过环形反射镜反射，进入凹透镜后成为平行光，再由凸透镜会聚合进入检测装置进行拉曼光谱的检测。本发明的基于增强效应的气体拉曼光谱仪可大幅提高气体拉曼光谱仪的灵敏度。检测灵敏度能达到1ppm，是现有技术的气体拉曼光谱仪的10倍。
附图说明：
图1为本发明的基于增强效应的气体拉曼光谱仪的结构示意图。
图2为本发明的基于增强效应的气体拉曼光谱仪激光器入射光在气体采样室内多次反射的示意图。
具体实施方案：
下面结合附图通过实施例对本发明作进一步说明：
如图1和图2所示，本发明的一种基于增强效应的气体拉曼光谱仪，它包括激光源9、收集装置、分光装置和检测装置5，其特征在于：上述收集装置包括反射镜1和会聚透镜组，所述的反射镜1呈环形状，其反射面是倾斜向上的球面，将拉曼光10反射到会聚透镜组上，所述的会聚透镜组至少包括一个凹透镜7和一个凸透镜6，会聚透镜组将拉曼光10会聚到检测装置5上；上述分光装置是一个呈环形状的带阻滤波片2，所述的带阻滤波片2作为圆盘形的气体样本室4的侧面。
本发明的基于增强效应的气体拉曼光谱仪，上述激光源9设置在反射镜1的外侧，激光源9经过反射镜1和带阻滤波片2向气体样本室4内输入，输入的入射光与气体样本室4的圆心成一个夹角
Figure 883777DEST_PATH_IMAGE001
，入射光束照射在带阻滤波片2上后发生多次反射，入射光束每一次在气体样本室4中反射传播，都会发生拉曼散射，从而产生了大量的拉曼光谱，这些拉曼散射产生的不同频率的拉曼光10透过带阻滤波片2，通过环形反射镜1反射，进入凹透镜7后成为平行光，再由凸透镜6会聚合进入检测装置5进行拉曼光谱的检测，气体样本室4上有气体的入口3和气体的出口8。

Claims (1)

1.一种基于增强效应的气体拉曼光谱仪，它包括激光源（9）、收集装置、分光装置和检测装置（5），其特征在于;上述收集装置包括反射镜（1）和会聚透镜组，所述的反射镜（1）呈环形状，其反射面是倾斜向上的球面，将拉曼光（10）反射到会聚透镜组上，所述的会聚透镜组至少包括一个凹透镜（7）和一个凸透镜（6），会聚透镜组将拉曼光（10）会聚到检测装置（5）上；上述分光装置是一个呈环形状的带阻滤波片（2），所述的带阻滤波片（2）反射入射光，透过拉曼光（10），所述的带阻滤波片（2）作为圆盘形的气体样本室（4）的侧面；上述激光源（9）设置在反射镜（1）的外侧，激光源（9）经过反射镜（1）和带阻滤波片（2）向气体样本室（4）内输入，输入的入射光与气体样本室（4）的圆心成一个夹角
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，入射光束照射在带阻滤波片（2）上后发生多次反射，入射光束每一次在气体样本室（4）中反射传播，都会发生拉曼散射，从而产生了大量的拉曼光谱，这些拉曼散射产生的不同频率的拉曼光（10）透过带阻滤波片（2），通过环形反射镜（1）反射，进入凹透镜（7）后成为平行光，再由凸透镜（6）会聚合进入检测装置（5）进行拉曼光谱的检测，气体样本室（4）上有气体的入口（3）和气体的出口（8）。
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