CN116930149A - 一种空间偏移拉曼光谱检测装置及获得拉曼光谱的方法 - Google Patents
一种空间偏移拉曼光谱检测装置及获得拉曼光谱的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116930149A CN116930149A CN202310858619.5A CN202310858619A CN116930149A CN 116930149 A CN116930149 A CN 116930149A CN 202310858619 A CN202310858619 A CN 202310858619A CN 116930149 A CN116930149 A CN 116930149A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- light
- raman
- band
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 61
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000004793 spatially offset Raman spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012306 spectroscopic technique Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- 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
- G01N21/65—Raman scattering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N2021/0106—General arrangement of respective parts
- G01N2021/0112—Apparatus in one mechanical, optical or electronic block
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明公开了一种空间偏移拉曼光谱检测装置及获得拉曼光谱的方法，所述装置激光器、拉曼光谱仪、光纤束、第一透镜、第二透镜、带阻滤光片、光路转换装置、三维电控台和CCD；所述激光器安装在三维电控台上，被测样品布置在激光器的发射光路上，被测样品的反射光路上依次布置有第一透镜、光路转换装置、带阻滤光片和第二透镜，其中光路转换装置与第一透镜和带阻滤光片呈一定夹角，第一透镜和带阻滤光片垂直，第二透镜于带阻滤光片的正后方，光于第二透镜聚焦于光纤束的输入端，光纤束的输出端打入拉曼光谱仪上，拉曼光谱仪与CCD相接。从而，有效抑制表层信号干扰，提高拉曼光谱检测深度。
Description
技术领域
本发明涉及拉曼检测领域，并且更具体地，涉及一种空间偏移拉曼光谱检测装置及获得拉曼光谱的方法。
背景技术
拉曼光谱是一种无损的分析技术，它是基于光和材料的相互作用产生非弹性光散射的光谱技术。通过拉曼光谱技术，可以获得被测物质的化学组成成分。拉曼光谱可提供快速、简单、可重复、无损伤的定性定量分析，已经被广泛应用于化学、物理、生物、医药、地质、农业等领域。
空间偏移拉曼光谱技术(SORS)是近年来出现的一种新型光谱测量技术，使用相对较低能量的激光，在分层扩散的散射系统中，分离单个次层的拉曼光谱。在激发点样品表面上的空间位移区域收集拉曼光谱。与传统拉曼光谱技术相比，其光谱收集系统中收集透镜的焦点与入射激光的焦点在空间上有一定距离的偏移。由于激光入射到被测样品上(漫散射介质)，样品内部的激光强度会随入射深度增加而指数型衰减，所产生的一部分散射光将到达样品深层成分，经多次散射后再返回样品表面。因此，在样品表面上，散射光返回的位置与激发光入射点处产生了不同程度的偏移。如果在某偏移位置处对散射光进行收集，即可得到携带被测物质内部成份结构信息的拉曼光。由于多层结构不同的组分具有不同的空间分布，因此SORS能够有效地消除来自表面层的信号。通过移动激光照射在样本上的位置，和改变照射角度，可以改变拉曼光谱采集深度，实现不同样本的需求。
发明内容
根据本发明，提供了一种空间偏移拉曼光谱检测装置及获得拉曼光谱的方法，以解决在样品表面上，散射光返回的位置与激发光入射点处产生了不同程度的偏移。如果在某偏移位置处对散射光进行收集，即可得到携带被测物质内部成份结构信息的拉曼光。在样品组分和杂质组分具有不同层的空间分布时，SORS能够有效地消除来自表面层的杂质光。在样本上激光照明部位和采集部位的位移影响拉曼光谱的采集深度，常规固定位移的装置无法满足多样化样品检测的需求。常规偏移的调整是通过平移台的移动实现的，而对于一些需要特定方位和角度的应用，仅依靠平移无法满足相关的技术要求。
根据本发明的第一个方面，提供了一种空间偏移拉曼光谱检测装置，包括：
所述装置激光器、拉曼光谱仪、光纤束、第一透镜、第二透镜、带阻滤光片、光路转换装置、三维电控台和CCD；
所述激光器安装在三维电控台上，被测样品布置在激光器的发射光路上，被测样品的反射光路上依次布置有第一透镜、光路转换装置、带阻滤光片和第二透镜，其中光路转换装置与第一透镜和带阻滤光片呈一定夹角，第一透镜和带阻滤光片垂直，第二透镜于带阻滤光片的正后方，光于第二透镜聚焦于光纤束的输入端，光纤束的输出端打入拉曼光谱仪上，拉曼光谱仪与CCD相接。
可选地，所述拉曼光谱仪包括第三透镜、第四透镜和全息光栅，第三透镜与光纤束的末端相连，全息光栅与第三透镜、第四透镜呈一定角度，第三透镜与第四透镜垂直。
可选地，所述激光器是激发光源，为脉冲固体激光器，所述激光器的位置和角度可调整。
可选地，所述三维电控台用于改变所述激光器的角度和位置。
可选地，第一透镜用于准直来自被测样品的光。
可选地，光路转换装置用于分束来自被测样品的光。
可选地，带阻滤光片用于过滤激光。
可选地，第二透镜用于将光打入光纤束。
可选地，所述拉曼光谱仪用于将拉曼光转换为拉曼光谱。
可选地，CCD用于将拉曼光谱仪的光子成像。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于空间偏移拉曼光谱检测装置获得拉曼光谱的方法，包括：
激光器发射光线照射于被测样品，以激发被测样品发射拉曼光，所述拉曼光经第一透镜入射到光路转换装置进行转换；
光路转换装置将转换后的拉曼光射入带阻滤光片进行过滤，带阻滤光片滤光后将拉曼光射入第二透镜其中，拉曼光经过第二透镜聚焦在光纤束的输入端，后在光纤束的输出端通过透第三透镜；
第三透镜准直拉曼光后通过全息光栅滤光，通过第四透镜成像于CCD90；
利用CCD90采集图像，进而得到拉曼光谱。从而，有效抑制荧表层信号光干扰，提高拉曼光谱检测深度。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1是一种空间偏移拉曼光谱检测装置的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
根据本发明，参考图1所示，提供了一种空间偏移拉曼光谱检测装置，包括：
所述装置激光器10、拉曼光谱仪80、光纤束70、第一透镜30、第二透镜60、带阻滤光片50、光路转换装置40、三维电控台20和CCD90；
所述激光器10安装在三维电控台20上，被测样品布置在激光器10的发射光路上，被测样品的反射光路上依次布置有第一透镜30、光路转换装置40、带阻滤光片50和第二透镜60，其中光路转换装置40与第一透镜30和带阻滤光片50呈一定夹角，第一透镜30和带阻滤光片50垂直，第二透镜60于带阻滤光片50的正后方，光于第二透镜60聚焦于光纤束70的输入端，光纤束70的输出端打入拉曼光谱仪80上，拉曼光谱仪80与CCD90相接。
可选地，所述拉曼光谱仪80包括第三透镜81、第四透镜83和全息光栅82，第三透镜81与光纤束70的末端相连，全息光栅82与第三透镜81、第四透镜83呈一定角度，第三透镜81与第四透镜83垂直。
可选地，所述激光器10是激发光源，为脉冲固体激光器，所述激光器的位置和角度可调整。可选地，所述三维电控台20用于改变所述激光器10聚焦在样品台上的位置，所述的三维电控台20上安装角度调节器，实现激光入射样品台角度0-90°可调，三维电控台20可由光谱采集程序同步控制，实现不同检测深度的光谱扫描。
可选地，第一透镜30用于准直来自被测样品的光。
可选地，光路转换装置40用于分束来自被测样品的光。
可选地，带阻滤光片50用于过滤激光。
可选地，第二透镜60用于将光打入光纤束70。
可选地，所述拉曼光谱仪80用于将拉曼光转换为拉曼光谱。
可选地，CCD90用于将拉曼光谱仪的光子成像。
该空间偏移拉曼光谱检测装置的工作原理为：
利用激光器10发射光线照射于被测样品，以激发被测样品发射拉曼光，该拉曼光经第一透镜30入射到光路转换装置40；光路转换装置40将转换后的拉曼光射入带阻滤光片50；带阻滤光片50滤光后射入第二透镜60；光经过第二透镜60聚焦在光纤束70的输入端，在光纤束70的输出端通过第三透镜81；光被第三透镜81准直后通过全息光栅82滤光，最后通过第四透镜83成像于CCD90；利用CCD90采集图像，进而得到所述拉曼光谱。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于空间偏移拉曼光谱检测装置获得拉曼光谱的方法，包括：
激光器发射光线照射于被测样品，以激发被测样品发射拉曼光，所述拉曼光经第一透镜入射到光路转换装置进行转换；
光路转换装置将转换后的拉曼光射入带阻滤光片进行过滤，带阻滤光片滤光后将拉曼光射入第二透镜其中，拉曼光经过第二透镜聚焦在光纤束的输入端，后在光纤束的输出端通过透第三透镜；
第三透镜准直拉曼光后通过全息光栅滤光，通过第四透镜成像于CCD90；
利用CCD90采集图像，进而得到拉曼光谱。
从而，有效抑制表层干扰，提高拉曼光谱检测深度。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种空间偏移拉曼光谱检测装置，其特征在于，所述装置激光器(10)、拉曼光谱仪(80)、光纤束(70)、第一透镜(30)、第二透镜(60)、带阻滤光片(50)、光路转换装置(40)、三维电控台(20)和CCD(90)；
所述激光器(10)安装在三维电控台(20)上，被测样品布置在激光器(10)的发射光路上，被测样品的反射光路上依次布置有第一透镜(30)、光路转换装置(40)、带阻滤光片(50)和第二透镜(60)，其中光路转换装置(40)与第一透镜(30)和带阻滤光片(50)呈一定夹角，第一透镜(30)和带阻滤光片(50)垂直，第二透镜(60)于带阻滤光片(50)的正后方，光于第二透镜(60)聚焦于光纤束(70)的输入端，光纤束(70)的输出端打入拉曼光谱仪(80)上，拉曼光谱仪(80)与CCD(90)相接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述拉曼光谱仪(80)包括第三透镜(81)、第四透镜(83)和全息光栅(82)，第三透镜(81)与光纤束(70)的末端相连，全息光栅(82)与第三透镜(81)、第四透镜(83)呈一定角度，第三透镜(81)与第四透镜(83)垂直。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器(10)是激发光源，为脉冲固体激光器，所述激光器(10)的位置和角度可调整。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三维电控台(20)用于改变所述激光器(10)聚焦在样品台上的位置。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一透镜(30)用于准直来自被测样品的光。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，光路转换装置(40)用于分束来自被测样品的光。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，带阻滤光片(50)用于过滤激光。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第二透镜(60)用于将光打入光纤束(70)。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拉曼光谱仪(80)用于将采集光转换为拉曼光谱，CCD(90)用于将拉曼光谱仪的光子成像。
10.一种基于空间偏移拉曼光谱检测装置获得拉曼光谱的方法，其特征在于，包括：
激光器发射光线照射于被测样品，以激发被测样品发射拉曼光，所述拉曼光经第一透镜入射到光路转换装置进行转换；
光路转换装置将转换后的拉曼光射入带阻滤光片进行过滤，带阻滤光片滤光后将拉曼光射入第二透镜其中，拉曼光经过第二透镜聚焦在光纤束的输入端，后在光纤束的输出端通过透第三透镜；
第三透镜准直拉曼光后通过全息光栅滤光，通过第四透镜成像于CCD(90)；
利用CCD(90)采集图像，进而得到拉曼光谱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310858619.5A CN116930149A (zh) | 2023-07-12 | 2023-07-12 | 一种空间偏移拉曼光谱检测装置及获得拉曼光谱的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310858619.5A CN116930149A (zh) | 2023-07-12 | 2023-07-12 | 一种空间偏移拉曼光谱检测装置及获得拉曼光谱的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116930149A true CN116930149A (zh) | 2023-10-24 |
Family
ID=88383670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310858619.5A Pending CN116930149A (zh) | 2023-07-12 | 2023-07-12 | 一种空间偏移拉曼光谱检测装置及获得拉曼光谱的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116930149A (zh) |
-
2023
- 2023-07-12 CN CN202310858619.5A patent/CN116930149A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1097729C (zh) | 利用散射光的测定方法及测定装置 | |
| CN108139327A (zh) | 在线过程监测 | |
| DE112006002136B4 (de) | Ein System zum optischen Analysieren einer Substanz | |
| JP2009508571A (ja) | 検体の表面直下の組成を計測する方法及びシステム | |
| EP3239717A1 (en) | System and method for determination of a medical condition | |
| EP1792166A1 (en) | Apparatus and method for producing a calibrated raman spectrum | |
| CN110987898A (zh) | 一种空间外差偏移拉曼光谱检测装置及其检测方法 | |
| CN110763671A (zh) | 小型频移激发拉曼检测装置 | |
| US10969339B2 (en) | Optical readers | |
| WO2019073666A1 (ja) | 判定装置、判定方法、および判定プログラム | |
| JP5163993B2 (ja) | 分光装置および分光方法 | |
| WO2013142272A1 (en) | Multi-color confocal microscope and imaging methods | |
| EP1975602A1 (en) | Optical analyzer | |
| EP3470822B1 (de) | Vorrichtung zur bestimmung von reflexionskoeffizienten an dünnen schichten | |
| CN220772936U (zh) | 一种空间偏移拉曼光谱检测装置 | |
| CN116930149A (zh) | 一种空间偏移拉曼光谱检测装置及获得拉曼光谱的方法 | |
| EP3449241B1 (en) | Methods and systems for optical-based measurement with selectable excitation light paths | |
| EP1936359A2 (en) | System and Method for Removing Auto-Fluorescence Through The Use Of Multiple Detection Channels | |
| JP2019532278A (ja) | 液体培地におけるプロセスパラメータを検出するための方法及び装置 | |
| JP2022519845A (ja) | 試料の分析方法、分析装置およびコンピュータプログラム | |
| CN220819836U (zh) | 一种空间偏移拉曼光谱检测系统 | |
| CN110582692B (zh) | 荧光分光光度计、分光测定方法以及荧光分光光度计用控制软件 | |
| CN111413319A (zh) | 基于拉曼光谱的复杂低浓度液体样本检测系统 | |
| CN116295835B (zh) | 基于端面耦合的空间拉曼光谱仪 | |
| CN117007572A (zh) | 一种空间偏移拉曼光谱检测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |