CN109682788A - 一种脉冲激光拉曼光谱测量仪器及方法 - Google Patents

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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • 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
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Abstract

一种脉冲激光拉曼光谱测量仪器及方法，包括激光光源、光调制器、狭缝、凹面反射镜、光栅、阵列光探测器、多通道同步锁相放大器和通信接口；其特征在于：激光光源被光调制器进行脉冲强度调制后入射到样品表面；所述样品表面产生的拉曼光反射到狭缝后，被凹面反射镜反射入射到光栅；所述光栅衍射的光谱入射到阵列光探测器；多通道同步锁相放大器对阵列光探测器中每个像素输出的电信号进行同步处理；处理后的所有像素的幅值通过通信接口传输到外部。本发明利用锁相放大技术提取阵列光电探测器上的拉曼信号，由于拉曼信号有一定的调制频率，在其他频率范围的噪声信号和背景信号都可以被滤除。

Description

一种脉冲激光拉曼光谱测量仪器及方法
技术领域
本发明涉及光谱测量仪器领域，具体涉及一种脉冲激光拉曼光谱测量仪器及方法。
背景技术
现有的拉曼光谱仪采用的激发光源为连续激光，由于物质拉曼信号较弱，拉曼光谱仪采集到的拉曼光谱通常信噪比较差。拉曼光谱测量需要利用光学多通道同步测量技术得到光谱分布信息，在信号光极其微弱的情况下，信号往往被淹没在背景噪声中，采用CCD或者CMOS对光谱进行长时间积分测量，不仅响应速度慢，也难以获得令人满意的信噪比。锁相放大技术具有极高的噪声抑制能力，但常用的锁相放大器只能检测单一通道的信号，与之配合使用的只能是光栅扫描式单色仪，这种波长扫描测量方式需要较长的测量时间周期，在许多光谱测量中不适用。阵列光电探测技术的应用，可对多个波长信号光进行同时检测，有效地缩短了测量时间，提高了光谱测量的实时性。然而，阵列光电探测器配合传统锁相技术需要几十到几万个锁相放大器的组合，这在拉曼光谱探测应用中几乎是不可行的。并且，传统的锁相放大器无法对脉冲信号光进行测量。本发明采用了脉冲激光作为激发光源，配合阵列光电探测器的锁相放大技术，将拉曼光谱仪的信噪比提成了几个数量级，可广泛应用于科研以及光谱检测领域。
发明内容
发明的目的在于提出一种脉冲激光拉曼光谱测量方法，旨在进一步提高激光拉曼光谱测量的信噪比。
本发明的目的是针对现有的技术存在的不足，提出了一种脉冲激光拉曼光谱测量仪器及方法，包括激光光源、光调制器、狭缝、凹面反射镜、光栅、阵列光探测器、多通道同步锁相放大器和通信接口；激光光源被光调制器进行脉冲强度调制后入射到样品表面；所述样品表面产生的拉曼光反射到狭缝后，被凹面反射镜反射入射到光栅；所述光栅衍射的光谱入射到阵列光探测器；多通道同步锁相放大器对阵列光探测器中每个像素输出的电信号进行同步处理；处理后的所有像素的幅值通过通信接口传输到外部。
进一步地，所述激光光源可进行脉冲强度调制。
进一步地，所述多通道同步锁相放大器可对脉冲光信号进行测量。
进一步地，脉冲激光光源的可以是内调制，也可采用斩波器外调制，使激光达到一定得重复频率。
本发明的有益效果为：
1、脉冲激光光源的可以是内调制，也可以采用斩波器外调制，使激光达到一定得重复频率。
2、脉冲激光照射到待测样品，产生拉曼信号光，拉曼信号光与激发光源同频。
3、拉曼光经过滤光片滤除激发光，收集到光谱仪的狭缝中，在经过光栅分光，成像到阵列光电探测器上(CCD或者CMOS)
4、利用锁相放大技术提取阵列光电探测器上的拉曼信号，由于拉曼信号有一定的调制频率，在其他频率范围的噪声信号和背景信号都可以被滤除。
5、本发明大大提升拉曼光谱仪的信噪比。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
参照附图，一种脉冲激光拉曼光谱测量仪器及方法，包括激光光源、光调制器、狭缝、凹面反射镜、光栅、阵列光探测器、多通道同步锁相放大器和通信接口；激光光源被光调制器进行脉冲强度调制后入射到样品表面；所述样品表面产生的拉曼光反射到狭缝后，被凹面反射镜反射入射到光栅；所述光栅衍射的光谱入射到阵列光探测器；多通道同步锁相放大器对阵列光探测器中每个像素输出的电信号进行同步处理；处理后的所有像素的幅值通过通信接口传输到外部。
其中，所述激光光源可进行脉冲强度调制。
其中，所述多通道同步锁相放大器可对脉冲光信号进行测量。
其中，脉冲激光光源的可以是内调制，也可采用斩波器外调制，使激光达到一定得重复频率，办法买那个结构新颖，方便推广利用。
最后说明的是，选取上述实施例并对其进行了详细的说明和描述是为了更好的说明本发明专利的技术方案，并不是想要局限于所示的细节。本领域的技术人员对本发明的技术方案进行修改或同等替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围的，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种脉冲激光拉曼光谱测量仪器及方法，包括激光光源、光调制器、狭缝、凹面反射镜、光栅、阵列光探测器、多通道同步锁相放大器和通信接口；其特征在于：激光光源被光调制器进行脉冲强度调制后入射到样品表面；所述样品表面产生的拉曼光反射到狭缝后，被凹面反射镜反射入射到光栅；所述光栅衍射的光谱入射到阵列光探测器；多通道同步锁相放大器对阵列光探测器中每个像素输出的电信号进行同步处理；处理后的所有像素的幅值通过通信接口传输到外部。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲激光拉曼光谱测量仪器及方法，其特征在于：所述激光光源可进行脉冲强度调制。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲激光拉曼光谱测量仪器及方法，其特征在于：所述多通道同步锁相放大器可对脉冲光信号进行测量。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲激光拉曼光谱测量仪器及方法，其特征在于：脉冲激光光源的可以是内调制，也可采用斩波器外调制，使激光达到一定得重复频率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103487146A (zh) * 2013-09-16 2014-01-01 华南师范大学 一种简便的超宽带受激拉曼光谱显微成像系统
CN105588826A (zh) * 2016-02-24 2016-05-18 中国科学院物理研究所 一种基于光参量放大的飞秒时间分辨多道锁相荧光光谱仪
CN105866099A (zh) * 2016-05-16 2016-08-17 天津大学 一种具有低荧光背景的拉曼光谱采集系统
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CN107219211A (zh) * 2017-05-11 2017-09-29 北京师范大学 一种拉曼光谱测量方法和系统

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