CN109406492B - 一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测量物质的拉曼光谱的设备的技术领域，公开了一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备，包括：激光器，用于同时发射两个波长相近但不相同的激发光F₁以及激发光F₂；激光驱动器，用于对所述激光器发出的两个激发光F₁以及激发光F₂的强度分别以不同的特定频率进行调制，使激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度随着时间不断变化且激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度之和不随时间变化；光学传导器件；光学收集器件；光谱仪；信号处理装置，通过使用硬件或算法对拉曼光谱进行锁相操作；本发明提供的能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备可以去除荧光对拉曼光谱的干扰，完成对拉曼光谱的提取和测量。

Description

一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备

技术领域

本发明涉及测量物质的拉曼光谱的设备的技术领域，尤其是一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备。

背景技术

拉曼光谱是物质在受到特定波长的光照射后，散射出不同于入射光的光谱，很多分子都具有其独特的拉曼光谱。拉曼光谱仪通过测量分子的特征光谱，在化学生物分子分辨方面有明显的优势。通过使用固定波长的激光激发待测分子，测量受激发分子发射光的光谱分布，通过对比，可以揭示待测分子的种类，成分等，从而得到了广泛的应用。

但是由于待测分子的载体等材料有较强的荧光，有时荧光会将待测分子的拉曼光谱掩盖；如何在这种情况下完成拉曼光谱的测量，如何拓展拉曼光谱的应用范围，一直是光谱技术研究的热点。

现有技术中，缺乏一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备，旨在解决现有技术中缺乏一种能够有效排除荧光干扰的测量物质的拉曼光谱的设备的问题。

本发明是这样实现的，一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备，包括：

激光器，用于同时发射两个波长相近但不相同的激发光F₁以及激发光F₂；

激光驱动器，用于对所述激光器发出的两个激发光F₁以及激发光F₂的强度分别以不同的特定频率进行调制，使激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度随着时间不断变化且激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度之和不随时间变化；

光学传导器件，用于沿第一光路将所述激发光F₁以及激发光F₂引导至样品；

光学收集器件，用于沿第二光路收集来自所述样品的光信号；

光谱仪，用于对由光学收集器件收集的光信号进行分光以生成被检测的样品的拉曼光谱；

信号处理装置，通过使用硬件或算法对拉曼光谱进行锁相操作，去除荧光对拉曼光谱的干扰，完成拉曼光谱的提取和测量。

进一步地，所述激光驱动器包括：

第一驱动电路，用于用于对所述激发光F₁以特定频率进行调制；

第二驱动电路，用于用于对所述激发光F₂以特定频率进行调制。

优选地，所述第一驱动电路按如下方式调制F₁：

I₁＝I*cos(omega*t)；

所述第二驱动电路按如下方式调制F₂：

I₂＝I*[1-cos(omega*t)]；

其中，I₁为激发光F₁的实时强度，I为激光器发射出的激发光F₁的初始强度，也为激光器发射出的激发光F₂的初始强度，t为驱动时间，I₂为激发光F₂的实时强度。

优选地，所述第一驱动电路按如下方式调制F₁:

I₁＝I*sin(omega*t)；

所述第二驱动电路按如下方式调制F₂：

I₂＝I*[1-sin(omega*t)]；

其中，I₁为激发光F₁的实时强度，I为激光器发射出的激发光F₁的初始强度，也为激光器发射出的激发光F₂的初始强度，t为驱动时间，I₂为激发光F₂的实时强度。

与现有技术相比，本发明提供的一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备，通过激光器1同时发射两个波长相近但不相同的激发光F₁以及激发光F₂；经过激光驱动器2对激光器1发出的两个激发光F₁以及激发光F₂的强度分别以不同的特定频率进行调制，使激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度随着时间不断变化且激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度之和不随时间变化；光学传导器件3沿第一光路将激发光F₁以及激发光F₂引导至样品；然后光学收集器件4沿第二光路收集来自样品的光信号；光谱仪5对由光学收集器件4收集的光信号进行分光以生成被检测的样品的拉曼光谱；最后信号处理装置6通过使用硬件或算法对拉曼光谱进行锁相操作，去除荧光对拉曼光谱的干扰，完成拉曼光谱的提取和测量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备的内部结构示意图；

图2是激发光F₁的光强、激发光F₂的光强以及激发光F₁与激发光F₂的光强之和分别随时间变化的变化图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1-2所示，为本发明提供较佳实施例。

一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备，包括：

激光器1，用于同时发射两个波长相近但不相同的激发光F₁以及激发光F₂；

激光驱动器2，用于对激光器1发出的两个激发光F₁以及激发光F₂的强度分别以不同的特定频率进行调制，使激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度随着时间不断变化且激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度之和不随时间变化；

光学传导器件3，用于沿第一光路将激发光F₁以及激发光F₂引导至样品；

光学收集器件4，用于沿第二光路收集来自样品的光信号；

光谱仪5，用于对由光学收集器件4收集的光信号进行分光以生成被检测的样品的拉曼光谱；

信号处理装置6，通过使用硬件或算法对拉曼光谱进行锁相操作，去除荧光对拉曼光谱的干扰，完成拉曼光谱的提取和测量。

上述提供的一种排除荧光干扰测量物质拉曼光谱的方法，排除了荧光的影响，完成对拉曼光谱的提取和测量；该设备结构简单，测量结果准确。

进一步地，激光驱动器2包括：

第一驱动电路，用于用于对激发光F₁以特定频率进行调制；

第二驱动电路，用于用于对激发光F₂以特定频率进行调制。

本实施例中，第一驱动电路按如下方式调制F₁：

I₁＝I*cos(omega*t)；

第二驱动电路按如下方式调制F₂：

I₂＝I*[1-cos(omega*t)]；

其中，I₁为激发光F₁的实时强度，I为激光器1发射出的激发光F₁的初始强度，也为激光器1发射出的激发光F₂的初始强度，t为驱动时间，I₂为激发光F₂的实时强度。

或者，作为其他实施例，第一驱动电路按如下方式调制F₁:

I₁＝I*sin(omega*t)；

第二驱动电路按如下方式调制F₂：

I₂＝I*[1-sin(omega*t)]；

其中，I₁为激发光F₁的实时强度，I为激光器1发射出的激发光F₁的初始强度，也为激光器1发射出的激发光F₂的初始强度，t为驱动时间，I₂为激发光F₂的实时强度。

随着激光技术的进步，可以同时发射两个接近波长的激光器1已经可以在市场上得到，本发明使用了可以同时发射两个略有不同的波长的激光器1，分别为波长Iambda1和波长Iambda2，以特定频率调整这两个波长激光的强度，例如波长为Iambda1的激发光的强度为I₁，波长为Iambda2的激发光的强度为I₂，通过第一驱动电路驱动使I₁＝I*cos(omega*t)，通过第二驱动电路驱动使I₂＝I*[1-cos(omega*t)]，也可以是通过第一驱动电路驱动使I₁＝I*sin(omega*t)，通过第二驱动电路驱动使I₂＝I*[1-sin(omega*t)]，这样总激光强度I_t＝I₁+I₂＝I,总激光强度不随时间变化，由于物质的荧光响应强度对激发波长不敏感，所以在两束波长相近，但总强度不变的激光照射下，荧光强度也是不变的。

然而对于分子的拉曼光谱，对于分子的拉曼光谱，其波数差为wn，不依赖于激发光的波长。对于波长Iambda1的激发光，波数差wn的拉曼散射光在波长r₁处，而对于波长iambda2的激发光，波数差wn的拉曼散射光在波长r₂处。所以在波长r₁处的拉曼散射强度会以omega为频率调制；同样在波长r2，拉曼散射强度也会以omega为频率调制，这样就会出现在恒定的荧光背景上，以omega为频率调制的拉曼信号，通过使用硬件或算法对光谱进行锁相操作，可以在强的恒定背景下提取微弱信号，从而完成对拉曼光谱的提取和测量。

上述提供的一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备，通过激光器1同时发射两个波长相近但不相同的激发光F₁以及激发光F₂；经过激光驱动器2对激光器1发出的两个激发光F₁以及激发光F₂的强度分别以不同的特定频率进行调制，使激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度随着时间不断变化且激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度之和不随时间变化；光学传导器件3沿第一光路将激发光F₁以及激发光F₂引导至样品；然后光学收集器件4沿第二光路收集来自样品的光信号；光谱仪5对由光学收集器件4收集的光信号进行分光以生成被检测的样品的拉曼光谱；最后信号处理装置6通过使用硬件或算法对拉曼光谱进行锁相操作，去除荧光对拉曼光谱的干扰，完成拉曼光谱的提取和测量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备，其特征在于，包括：

激光器，用于同时发射两个波长相近但不相同的激发光F₁以及激发光F₂；

激光驱动器，用于对所述激光器发出的两个激发光F₁以及激发光F₂的强度分别以不同的特定频率进行调制，使激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度随着时间不断变化且激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度之和不随时间变化；

光学传导器件，用于沿第一光路将所述激发光F₁以及激发光F₂引导至样品；

光学收集器件，用于沿第二光路收集来自所述样品的光信号；

光谱仪，用于对由光学收集器件收集的光信号进行分光以生成被检测的样品的拉曼光谱；

信号处理装置，通过使用硬件或算法对拉曼光谱进行锁相操作，去除荧光对拉曼光谱的干扰，完成拉曼光谱的提取和测量；

所述激光驱动器包括：

第一驱动电路，用于对所述激发光F₁以特定频率进行调制；

第二驱动电路，用于对所述激发光F₂以特定频率进行调制；

所述第一驱动电路按如下方式调制F₁：

I₁=I*cos（omega*t）；

所述第二驱动电路按如下方式调制F₂：

I₂=I*[1-cos（omega*t）]；

其中，I₁为激发光F₁的实时强度，I为激光器发射出的激发光F₁的初始强度，也为激光器发射出的激发光F₂的初始强度，t为驱动时间，I₂为激发光F₂的实时强度。

2.一种能够在强荧光背景下测量物质的拉曼光谱的设备，其特征在于，包括：

激光器，用于同时发射两个波长相近但不相同的激发光F₁以及激发光F₂；

激光驱动器，用于对所述激光器发出的两个激发光F₁以及激发光F₂的强度分别以不同的特定频率进行调制，使激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度随着时间不断变化且激发光F₁的强度以及激发光F₂的强度之和不随时间变化；

光学传导器件，用于沿第一光路将所述激发光F₁以及激发光F₂引导至样品；

光学收集器件，用于沿第二光路收集来自所述样品的光信号；

光谱仪，用于对由光学收集器件收集的光信号进行分光以生成被检测的样品的拉曼光谱；

信号处理装置，通过使用硬件或算法对拉曼光谱进行锁相操作，去除荧光对拉曼光谱的干扰，完成拉曼光谱的提取和测量；

所述激光驱动器包括：

第一驱动电路，用于对所述激发光F₁以特定频率进行调制；

第二驱动电路，用于对所述激发光F₂以特定频率进行调制；

所述第一驱动电路按如下方式调制F₁:

I₁=I*sin（omega*t）；

所述第二驱动电路按如下方式调制F₂：

I₂=I*[1-sin（omega*t）]；

其中，I₁为激发光F₁的实时强度，I为激光器发射出的激发光F₁的初始强度，也为激光器发射出的激发光F₂的初始强度，t为驱动时间，I₂为激发光F₂的实时强度。