CN108732155B - 拉曼探头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种拉曼探头，包括：依序设置的激光输入光纤，准直透镜，窄带滤光片，二向色镜，聚焦透镜，反射镜，高通滤光片，耦合透镜和拉曼信号输出光纤；窄带滤光片和二向色镜之间依次设有线偏振器，偏振分光棱镜和四分之一波片；线偏振器的通光轴与四分之一波片的快轴呈45°角；偏振分光棱镜的垂直光路上依序设有会聚透镜和摄像头。本发明能够实现视场拍照定位，在探测样品拉曼光谱的同时探测样品的所处位置。

Description

拉曼探头
技术领域
本发明涉及光谱分析技术领域，具体涉及一种应用于便携式拉曼光谱仪的拉曼探头。
背景技术
显微拉曼光谱仪是一种重要的光谱分析设备。目前因被广泛应用于固体物理、半导体物理、催化、表面、生物化学、材料表征和宝石鉴定等领域。显微拉曼光谱仪主要由拉曼探头和显微镜组成。在显微镜的视场范围内，激光聚焦在视场内的待测样品的某个位置上，激发出拉曼光谱。因此显微拉曼光谱仪不仅能够探测样品的拉曼光谱，还能够通过显微镜成像确定探测点位于显微镜视场中的哪个位置。然而在便携式拉曼光谱仪中，为了降低仪器成本，往往无法配置显微镜。因此，如何开发出一种新型的应用于便携式拉曼光谱仪上的拉曼探头，能够在拉曼探头中集成微型摄像头，实现视场拍照定位。令无法配置显微镜的便携式拉曼光谱仪与显微拉曼光谱仪一样，兼备探测样品拉曼光谱和探测样品位置的功能。
发明内容
本发明提供了一种拉曼探头，无需配备显微镜实现在探测样品拉曼光谱的同时探测样品的所处位置。
其采用的技术方案如下：
一种拉曼探头，包括：依序设置的激光输入光纤，准直透镜，窄带滤光片，二向色镜，聚焦透镜，反射镜，高通滤光片，耦合透镜和拉曼信号输出光纤；所述窄带滤光片和二向色镜之间依次设有线偏振器，偏振分光棱镜和四分之一波片；所述线偏振器的通光轴与四分之一波片的快轴/慢轴呈45°角；所述偏振分光棱镜的垂直光路上依序设有会聚透镜和摄像头。
采用这种技术方案：激光输入光纤输出的检测激光经线偏振器后形成线偏振光。该线偏振光从偏振棱镜透射后达到四分之一波片，因线偏振器的通光轴与四分之一波片6的快轴或慢轴呈45°角，该线偏振光在经过四分之一波片后成为圆偏振光。然后经过二向色镜反射，由聚焦透镜会聚到待测样品上激发出拉曼信号。此时。激发出的拉曼信号经过聚焦透镜准直后，从二向色镜透射后入射到反射镜，然后由高通滤光片滤除杂散光后经耦合透镜耦合到拉曼信号输出光纤12。同时，聚焦透镜会聚待测样品上存在的激光散射光作为聚焦透镜的视场区域照明光波。该照明光波经过聚焦透镜准直后，被二向色镜反射后入射到四分之一波片6。此时该照明光波经四分之一波片后变为线偏振光，且其线偏振方向与检测激光在线偏振器处产生的线偏振方向互相垂直。因此该照明光波在达到偏振棱镜时被偏振棱镜反射。随后经过会聚透镜入射到摄像头，对聚焦透镜的视场区域成像，从而实现具有视场拍照定位的拉曼探头。
优选的是，上述拉曼探头中：还包括衰减片，所述衰减片设于之间偏振分光棱镜与会聚透镜之间。
采用这种技术方案：通过设置衰减片，将由偏振分光棱镜反射向会聚透镜的照明光波进行衰减，避免因为该照明光波太强而导致摄像头饱和。
更优选的是，上述拉曼探头中：所述摄像头可采用带自动调焦成像镜头的摄像头。
与现有技术相比，本发明结构简单，易于制备。具备视场拍照定位功能，能够在探测样品拉曼光谱的同时定位样品所处位置。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
各附图标记与部件名称对应关系如下：
1、激光输入光纤；2、准直透镜；3、窄带滤光片；4、线偏振器；5、偏振分光棱镜；6、四分之一波片；7、二向色镜；8、聚焦透镜；9、反射镜；10、高通滤光片；11、耦合透镜；12、拉曼信号输出光纤；13、衰减片；14、会聚透镜；15、摄像头。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示为本发明的实施例1：
一种拉曼探头，包括：依序设置的激光输入光纤1，准直透镜2，窄带滤光片3，二向色镜7，聚焦透镜8，反射镜9，高通滤光片10，耦合透镜11和拉曼信号输出光纤12。其中，所述窄带滤光片3和二向色镜7之间依次设有线偏振器4，偏振分光棱镜5和四分之一波片6；所述线偏振器4的通光轴与四分之一波片6的快轴呈45°角；所述偏振分光棱镜5的垂直光路上依序设有衰减片13，会聚透镜14和带自动调焦成像镜头的摄像头15。
实践中，其工作过程如下：
激光输入光纤1输出检测激光，该检测激光经过准直透镜2后成为平行光，该平行光为非偏振激光。该检测激光经窄带率光片3限制波谱宽度。在经过线偏振器4后成为线偏振检测激光。该线偏振检测激光从偏振分光棱镜5透射后到达四分之一波片6；经四分之一波片6后成为圆偏振检测激光。然后该圆偏振检测激光经二向色镜7反射，由聚焦透镜8会聚到待测样品上，激发出拉曼信号。此时同步产生了两个传输光路：第一个传输光路是被激发出的拉曼信号经过聚焦透镜8准直后，从二向色镜7透射后入射到反射镜9，然后通过高通滤光片10滤除激光等杂散光，最后经过耦合透镜11耦合到拉曼信号输出光纤12上。第二个传输光路是由聚焦镜8会聚待测样品上存在的检测激光的散射光，将该检测激光的散射光作为聚焦镜8视场区域的照明光波。该照明光波经过聚焦镜8准直后，其光波偏振态仍然主要为圆偏振照明光波，被二向色镜7反射后入射到四分之一波片6。此时圆偏振照明光波经过四分之一波片6后变为线偏振照明光波，且该线偏振照明光波的偏振方向与检测激光在经过线偏振器4时产生的线偏振检测激光方向互相垂直。因此该线偏振照明光波被偏振棱镜5反射进入垂直光路。随后经过衰减片13衰减和会聚镜14会聚后入射到摄像头15上对聚焦镜8的视场区域成像，从而实现具有视场拍照定位的拉曼探头。
以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种拉曼探头，包括：依序设置的激光输入光纤(1)，准直透镜(2)，窄带滤光片(3)，二向色镜(7)，聚焦透镜(8)，反射镜(9)，高通滤光片(10)，耦合透镜(11)和拉曼信号输出光纤(12)；
其特征在于：所述窄带滤光片(3)和二向色镜(7)之间依次设有线偏振器(4)，偏振分光棱镜(5)和四分之一波片(6)；所述线偏振器(4)的通光轴与四分之一波片(6)的快轴/慢轴呈45°角；所述偏振分光棱镜(5)的垂直光路上依序设有会聚透镜(14)和摄像头(15)；
还包括衰减片(13)，所述衰减片(13)设于之间偏振棱镜与会聚透镜(14)之间。
2.如权利要求1所述一种拉曼探头，其特征在于：所述摄像头(15)为带自动调焦成像镜头的摄像头。
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