CN110763671A - 小型频移激发拉曼检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明小型频移激发拉曼检测装置，第一激光器、分光镜、准直镜和二向色镜依次直线排列，第一光束从第一激光器发射出来，依次进入分光镜、准直镜和二向色镜；第二激光器和第一反射镜依次排列，第二光束从第二激光器发射出来，依次经过第一反射镜和分光镜的反射后，进入准直镜和二向色镜；二向色镜的一侧排布聚焦透镜，二向色镜的另一侧排布着第二反射镜，第二反射镜、耦合透镜和光谱仪依次直线排布，上述光束依次穿透二向色镜和聚焦透镜照射到待检样品上，由待检样品反射回来的上述光束依次通过聚焦透镜、二向色镜和第二反射镜的反射后，通过耦合透镜进入光谱仪中，光谱仪通过信息线与信息处理装置相连，将输入的信号送入信息处理装置中进行处理。
Description
技术领域
本发明涉及拉曼光谱检测技术领域，特别涉及一种小型频移激发拉曼检测装置。
背景技术
拉曼光谱作为一种分子振动光谱，通过对拉曼光谱的分析可以知道物质的振动转动能级情况，从而鉴别物质。又因为拉曼光谱快速无损准确的优点，被广泛用于海关安检，珠宝鉴定，毒品药品的快速鉴定当中。在对样品的现场检测中，一方面要求仪器要尽可能小巧轻便，能够方便的携带到各种应用场合。另一方面，对仪器的检测精度提出了更高的要求，拉曼光谱检测常常受到荧光的干扰，而频移激发拉曼差分光谱法(SERSDS)是一种有效抑制拉曼光谱荧光背景的方法。在大多数食品、药品以及固废，矿产，油品，珠宝玉石，高端塑料玩具的拉曼检测过程中都伴有强荧光的干扰，荧光的存在严重影响拉曼光谱特征峰的识别，因此非常有必要采取措施抑制荧光干扰。鉴于现在存在的拉曼快检中的问题，开发一种小型频移激发拉曼检测装置，解决拉曼光谱以前在快检应用中遇到的强荧光干扰以及现场快检中的便捷问题。
发明内容
本申请的发明目的是为了解决现在拉曼现场快检中存在的强荧光干扰问题，而提供一种小型频移激发拉曼检测装置，通过运用两个不同波长的激光器来激发样品进行差分运算，能够实现现场对高荧光背景样品的快速检测，通过将双波长半导体激光器直接与空间光路耦合，相对于运用光纤传输的方式需要考虑光纤的弯折半径，采用空间光路的整体结构紧凑小巧，有助于设备的小型化，提升了整体拉曼检测装置的性能。
为了完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案：
本发明的一种小型频移激发拉曼检测装置，它包括：第一激光器、第二激光器、分光镜、第一反射镜、准直镜、二向色镜、聚焦透镜、第二反射镜、耦合透镜、光谱仪和信息处理装置，其中：第一激光器、分光镜、准直镜和二向色镜依次直线排列，第一光束从第一激光器发射出来，依次进入分光镜、准直镜和二向色镜；第二激光器和第一反射镜依次直线排列，第二光束从第二激光器发射出来，依次经过第一反射镜和分光镜的反射后，进入准直镜和二向色镜；二向色镜的一侧排布着聚焦透镜，二向色镜的另一侧排布着第二反射镜，第二反射镜、耦合透镜和光谱仪依次直线排布，第一光束或第二光束依次穿透二向色镜和聚焦透镜照射到待检样品上，由待检样品反射回来的第一光束或第二光束依次通过聚焦透镜、二向色镜和第二反射镜的反射后，通过耦合透镜进入光谱仪中，光谱仪通过信息线与信息处理装置相连，将输入的信号送入信息处理装置中进行处理。
本发明的小型频移激发拉曼检测装置，其中：所述的分光镜的正面镀有高通低反的膜，背面镀有低反高通的膜，第一光束从分光镜的正面通过分光镜，第二光束打在分光镜的背面，第二光束被分光镜的背面反射后进入准直镜。
本发明的小型频移激发拉曼检测装置，其中：小型频移激发拉曼检测装置还包括：第一滤光片和第二滤光片，在准直镜和二向色镜之间布置有第一滤光片，在聚焦透镜和第二反射镜之间布置有第二滤光片。
本发明的小型频移激发拉曼检测装置，其中：小型频移激发拉曼检测装置还包括：光源控制装置，光源控制装置分别通过信息线与第一激光器和第二激光器相连。
本发明的小型频移激发拉曼检测装置，其中：所述第一激光器和第二激光器是两个不同波长的激光器，第一激光器发射出波长为785nm的激光，第二激光器发射出波长为785.5nm的激光。
本发明的小型频移激发拉曼检测装置，其中：所述光谱仪包括：光纤接头、聚焦镜、CCD阵列检测器、光栅和准直镜，第一光束或第二光束通过光纤接头进入光谱仪内，第一光束或第二光束照射到准直镜上，准直镜将第一光束或第二光束反射到光栅上，光栅将第一光束或第二光束反射到聚焦镜上，聚焦镜将第一光束或第二光束反射到CCD阵列检测器，CCD阵列检测器将得到的信号输出给信息处理装置。
本发明的提出方案的有益效果在于：本发明小型频移激拉曼检测装置，由于采用两个不同波长的激光器，因此可选用两种不同波长的激光出光，并通过激光器出射的激光经二向色镜反射和收集光路的透镜聚焦照射到探测样品上，探测样品产生的散射光经搜集光路收集，并经二向色镜和长波通滤光片滤除其中的瑞利散射光，得到的拉曼散射光再经会聚光路，会聚到光谱仪光纤接头处，再经由光谱仪内部的凹面反射镜反射到色散装置上，使拉曼散射光经过整形调整后反射到准直镜上，该检测装置可以安全，方便地观察激光焦点，以确认激光焦点是否聚焦到样品上，实现高荧光背景样品的拉曼光谱测量。本发明所涉及的小型频移激发拉曼检测装置具有便携小巧，能实现现场高光谱样品的快速检测的优点。
附图说明
图1为本发明的小型频移激发拉曼检测装置的结构示意图。
在图1中，标号1为第一激光器；标号2为第二激光器；标号3为分光镜；标号4为第一反射镜；标号5为准直镜；标号6为第一滤光片；标号7为二向色镜；标号8为聚焦透镜；标号9为待检样品；标号10为第二滤光片；标号11为第二反射镜；标号12为耦合透镜；标号13为聚焦镜；标号14为CCD阵列检测器；标号15为第二反射镜；标号16为准直镜；标号17为光纤接头；标号18为光谱仪；标号19为光源控制模器；标号20为信息处理装置。
具体实施方式
为使本发明专利的实施案例的技术方案和优点以及目的性更加清楚明白，以下将通过本发明专利中的附图对本发明的技术方案进行更加全面，清晰的描述。
如图1所示，本发明的小型频移激发拉曼检测装置包括：第一激光器1、第二激光器2、分光镜3、第一反射镜4、第一滤光片6、第二滤光片10、准直镜5、二向色镜7、聚焦透镜8、第二反射镜11、耦合透镜12、光谱仪18、光源控制装置19和信息处理装置20。
第一激光器1、分光镜3、准直镜5、第一滤光片6和二向色镜7依次直线排列，分光镜3的正面镀有高通低反的膜，背面镀有低反高通的膜。第一光束从第一激光器1发射出来，从分光镜3的正面进入分光镜3、准直镜5、第一滤光片6和二向色镜7；第二激光器2和第一反射镜4依次直线排列，第二光束从第二激光器2发射出来，依次经过第一反射镜4和分光镜3的背面反射后，进入准直镜5、第一滤光片6和二向色镜7；二向色镜7的一侧排布着聚焦透镜8，二向色镜7的另一侧排布着第二滤光片10和第二反射镜11，第二反射镜11、耦合透镜12和光谱仪18依次直线排布，第一光束或第二光束依次穿透二向色镜7和聚焦透镜8照射到待检样品9上，由待检样品9反射回来的第一光束或第二光束依次通过聚焦透镜8、二向色镜7、第二滤光片10和第二反射镜11的反射后，通过耦合透镜12进入光谱仪18中。光源控制装置19分别通过信息线与第一激光器1和第二激光器2相连。第一激光器1和第二激光器2是两个不同波长的激光器，第一激光器1发射出波长为785nm的激光，第二激光器2发射出波长为785.5nm的激光。光谱仪18通过信息线与信息处理装置20相连，将输入的信号送入信息处理装置20中进行处理。
光谱仪18包括：光纤接头17、聚焦镜13、CCD阵列检测器14、光栅15和准直镜16，第一光束或第二光束通过光纤接头17进入光谱仪18内，第一光束或第二光束照射到准直镜16上，准直镜16将第一光束或第二光束反射到光栅15上，光栅15将第一光束或第二光束反射到聚焦镜13上，聚焦镜13将第一光束或第二光束反射到CCD阵列检测器14，CCD阵列检测器14将得到的信号输出给信息处理装置20。
本发明实施例的总体运作流程是：经过光源控制器19控制两个不同波长的第一激光器1和第二激光器2，选用两种不同波长的激光例如：第一激光器1发射出波长为785nm的激光，第二激光器2发射出波长为785.5nm的激光，通过第一激光器1发射出的激光经由分光镜3、准直镜5和第一滤光片6，对激光光束进行准直与整形，再经由二向色镜7反射和聚焦透镜8照射到待检样品9上，待检样品9产生的散射光经搜二向色镜7、第二滤光片10和第二反射镜11的发射，滤除了其中的瑞利散射光，得到的拉曼散射光再经耦合透镜12，会聚到光谱仪18光纤接头17处，再经由光谱仪18内部的CCD阵列检测器14反射到散色装置上，散色装置包括：光栅15和聚焦镜13，使拉曼散射光经过整形调整后反射到准直镜16上，收集到检测样品的拉曼光谱并经由信息处理装置20进行差分处理，将拉曼信号中的荧光背景消除。该检测装置实现对高荧光背景样品的拉曼光谱测量。本发明所涉及的小型频移激发拉曼检测装置具有便携小巧，能实现现场高光谱样品的快速检测的优点。
在以上所述的案例仅仅是本发明专利的优选使用案例，本发明专利并不用于限制上述所呈现的优选案例，对于从事相关领域的不同研究技术人员可以理解，在本发明专利的基础上可以在形式上和细节上对其作各种改变。凡在本发明专利的精神和范围之中，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种小型频移激发拉曼检测装置，它包括：第一激光器(1)、第二激光器(2)、分光镜(3)、第一反射镜(4)、准直镜(5)、二向色镜(7)、聚焦透镜(8)、第二反射镜(11)、耦合透镜(12)、光谱仪(18)和信息处理装置(20)，其特征在于：第一激光器(1)、分光镜(3)、准直镜(5)和二向色镜(7)依次直线排列，第一光束从第一激光器(1)发射出来，依次进入分光镜(3)、准直镜(5)和二向色镜(7)；第二激光器(2)和第一反射镜(4)依次直线排列，第二光束从第二激光器(2)发射出来，依次经过第一反射镜(4)和分光镜(3)的反射后，进入准直镜(5)和二向色镜(7)；二向色镜(7)的一侧排布着聚焦透镜(8)，二向色镜(7)的另一侧排布着第二反射镜(11)，第二反射镜(11)、耦合透镜(12)和光谱仪(18)依次直线排布，第一光束或第二光束依次穿透二向色镜(7)和聚焦透镜(8)照射到待检样品(9)上，由待检样品(9)反射回来的第一光束或第二光束依次通过聚焦透镜(8)、二向色镜(7)和第二反射镜(11)的反射后，通过耦合透镜(12)进入光谱仪(18)中，光谱仪(18)通过信息线与信息处理装置(20)相连，将输入的信号送入信息处理装置(20)中进行处理。
2.如权利要求1所述的小型频移激发拉曼检测装置，其特征在于：所述的分光镜(3)的正面镀有高通低反的膜，背面镀有低反高通的膜，第一光束从分光镜(3)的正面通过分光镜(3)，第二光束打在分光镜(3)的背面，第二光束被分光镜(3)的背面反射后进入准直镜(5)。
3.如权利要求2所述的小型频移激发拉曼检测装置，其特征在于：小型频移激发拉曼检测装置还包括：第一滤光片(6)和第二滤光片(10)，在准直镜(5)和二向色镜(7)之间布置有第一滤光片(6)，在聚焦透镜(8)和第二反射镜(11)之间布置有第二滤光片(10)。
4.如权利要求3所述的小型频移激发拉曼检测装置，其特征在于：小型频移激发拉曼检测装置还包括：光源控制装置(19)，光源控制装置(19)分别通过信息线与第一激光器(1)和第二激光器(2)相连。
5.如权利要求4所述的小型频移激发拉曼检测装置，其特征在于：所述第一激光器(1)和第二激光器(2)是两个不同波长的激光器，第一激光器(1)发射出波长为785nm的激光，第二激光器(2)发射出波长为785.5nm的激光。
6.如权利要求5所述的小型频移激发拉曼检测装置，其特征在于：所述光谱仪(18)包括：光纤接头(17)、聚焦镜(13)、CCD阵列检测器(14)、光栅(15)和准直镜(16)，第一光束或第二光束通过光纤接头(17)进入光谱仪(18)内，第一光束或第二光束照射到准直镜(16)上，准直镜(16)将第一光束或第二光束反射到光栅(15)上，光栅(15)将第一光束或第二光束反射到聚焦镜(13)上，聚焦镜(13)将第一光束或第二光束反射到CCD阵列检测器(14)，CCD阵列检测器(14)将得到的信号输出给信息处理装置(20)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |