CN117929279B - 辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置及其引导方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置及其引导方法，涉及拉曼光谱引导设备的技术领域，包括拉曼卡扣、引导器和旋转臂；拉曼卡扣能够与拉曼探头连接，引导器通过旋转臂与拉曼卡扣连接，旋转臂能够带动引导器相对于拉曼卡扣转动，以调整引导器与激光束的角度，以能够引导激光定位到测试点；通过引导器引导激光定位，利用引导器触碰到样本表面时，激光能够实现完全聚焦的状态，保证稳定采集，缓解了现有技术中存在的非接触式拉曼探头容易出现定位不准确、探头抖动、聚焦效果差，导致光谱质量差甚至采集有误信息的技术问题。

Description

辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置及其引导方法

技术领域

本发明涉及拉曼光谱引导设备技术领域，尤其是涉及一种辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置及其引导方法。

背景技术

拉曼光谱是一种基于非弹性散射效应的分子振动光谱，能特异性地反映待测物分子振动和转动信息，因此又被称为拉曼指纹光谱。由于拉曼光谱具备快速采集与分析、无需样本制备、无破坏性和分子特异性等优点，因此在生物医学、材料分析、药物检测和环境检测等领域发挥重大作用。在拉曼采集时，需要提前打开激光器和光谱仪，保证信号输出和信号处理系统稳定，随后将拉曼探头对准待测区域，通过光学系统将激光聚焦到样品上激发并由光学系统接收散射信号，最后由探测器将光信号转化为电信号输送给数据处理系统生成拉曼光谱。因而采集拉曼光谱时需要保证在准确的部位稳定地收集散射信号。但实际面对非标准品或者异质性高的生物组织时，若定位不准确、探头抖动、聚焦效果差，均易导致光谱质量差甚至采集有误信息。

现有技术中，针对非接触式拉曼探头，会采用连续激光定位的方法确定待测目标点，但连续采集同一点时重复性较低，测试人员不可抗地晃动探头，并且需要反复聚焦，即使使用夹具固定仍旧无法灵活采集。

发明内容

本发明的目的在于提供一种辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置及其引导方法，以缓解现有技术中存在的非接触式拉曼探头容易出现定位不准确、探头抖动、聚焦效果差，导致光谱质量差甚至采集有误信息的技术问题。

本发明提供的一种辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置，包括：拉曼卡扣、引导器和旋转臂；

所述拉曼卡扣能够与拉曼探头连接，所述引导器通过所述旋转臂与所述拉曼卡扣连接，所述旋转臂用于带动所述引导器相对于所述拉曼卡扣转动，以调整所述引导器与激光束的角度，以能够引导激光定位到测试点。

在本发明较佳的实施例中，所述引导器呈伸缩式引导器；

所述引导器远离所述旋转臂的一端具有尖端部，所述引导器用于通过所述尖端部靠近激光光斑，以引导激光光斑达到待测位置。

在本发明较佳的实施例中，所述旋转臂上开设有限位槽，所述引导器远离所述尖端部的一端插设于所述限位槽内，所述引导器能够沿着所述限位槽往复移动，以调节所述尖端部于所述旋转臂之间的间距；

沿着所述引导器的侧壁设置有刻度线。

在本发明较佳的实施例中，还包括第一固定旋钮；

所述旋转臂上开设有第一固定槽，所述第一固定槽的贯穿方向与所述限位槽的贯穿方向垂直，所述第一固定旋钮与所述第一固定槽连接，所述第一固定旋钮能够与所述限位槽内的所述引导器抵接，以限制所述引导器相对于所述限位槽呈固定状态。

在本发明较佳的实施例中，所述旋转臂包括旋转基座和旋转柱；

所述旋转柱设置有两个，两个所述旋转柱分别位于所述旋转基座相对的两端，两个所述旋转柱以所述旋转基座的中线呈对称布置；

所述限位槽沿着所述旋转基座的中线贯穿设置。

在本发明较佳的实施例中，还包括固定板和第二固定旋钮；

所述拉曼卡扣包括固定侧壁，所述固定侧壁对应所述旋转柱开设有第一旋转通孔，所述固定板对应所述旋转柱上开设有第二旋转通孔，两个所述旋转柱分别与所述第一旋转通孔和第二旋转通孔转动连接；

所述固定侧壁上开设有第二固定槽，所述第二固定槽的贯穿方向与所述第一旋转通孔的轴向呈垂直布置，所述第二固定旋钮与所述第二固定槽连接，所述第二固定旋钮能够与所述第一旋转通孔内的所述旋转柱抵接，以限制所述旋转柱相对于所述第一旋转通孔呈固定状态；

所述固定板与所述拉曼卡扣连接，且所述固定板与所述固定侧壁相对布置，以通过所述固定板和所述固定侧壁分别与两个所述旋转柱转动连接。

在本发明较佳的实施例中，还包括第三固定旋钮；

所述拉曼卡扣包括探头套和白光通道，所述探头套用于套设于所述拉曼探头的外部，且所述固定板上开设有通孔，所述拉曼卡扣对应所述通孔开设有固定孔，所述第三固定旋钮能够贯穿所述通孔与所述固定孔连接，以将所述拉曼探头和所述拉曼卡扣调整至对应位置和角度后进行固定；

所述探头套用于根据所述拉曼探头的形状对应设置；

所述白光通道的延伸方向与所述探头套的延伸方向平行，所述白光通道用于为照明光线提供延伸路径。

本发明提供的一种基于所述的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置的引导方法，包括以下步骤：

根据拉曼探头的型号选用对应的拉曼卡扣；

基于拉曼探头的型号进行测试，以能够得到拉曼探头的聚焦距离D；其中，测试过程中，当达到光斑小，亮度大时，得到最佳的聚焦距离D；

根据公式：，确定引导器的长度以及转动角度；

其中，θ为激光束与引导器之间的角度，S2为引导器的长度；

将固定好位置的引导器与待测样本表面进行接触，其中，引导器与待测样本的接触角度范围为60°-120°。

在本发明较佳的实施例中，还包括以下步骤：

基于拉曼探头的探头外径S1，聚焦距离D以探头外径S1的圆心延伸，将引导器的长度S2分别将聚焦距离D以探头外径S1形成连接，以形成三角形；

激光束与引导器之间的角度θ为聚焦距离D与引导器的长度S2之间的夹角；

根据公式：，同步确定引导器的长度以及转动角度。

在本发明较佳的实施例中，在确定引导器的转动角度的过程中，引导器的尖端部与激光光斑的距离d在0-0.2mm之间。

本发明提供的一种辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置，包括：拉曼卡扣、引导器和旋转臂；拉曼卡扣能够与拉曼探头连接，引导器通过旋转臂与拉曼卡扣连接，旋转臂能够带动引导器相对于拉曼卡扣转动，以调整引导器与激光束的角度，以能够引导激光定位到测试点；通过引导器引导激光定位，利用引导器触碰到样本表面时，激光能够实现完全聚焦的状态，保证稳定采集，缓解了现有技术中存在的非接触式拉曼探头容易出现定位不准确、探头抖动、聚焦效果差，导致光谱质量差甚至采集有误信息的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置的拉曼卡扣的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置的旋转臂的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置的固定板的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置的拉曼卡扣与拉曼探头配合时的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置在硅片的验证结果图；

图7为本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置在对乙酰氨基酚的验证结果图；

图8为本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置在肥猪肉的验证结果图；

图9为本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置在猪瘦肉的验证结果图；

图10本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导方法的工作流程图；

图11本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导方法的拉曼激光束作用示意图；

图12本发明实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导方法的确定引导器的尖端部与激光光斑的距离d的测量图。

图标：100-拉曼探头；200-拉曼卡扣；201-固定侧壁；211-第一旋转通孔；221-第二固定槽；231-固定孔；202-探头套；203-白光通道；300-引导器；301-尖端部；400-旋转臂；401-旋转基座；411-限位槽；421-第一固定槽；402-旋转柱；500-固定板；501-第二旋转通孔；502-通孔。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图12所示，本实施例提供的一种辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置，包括：拉曼卡扣200、引导器300和旋转臂400；拉曼卡扣200能够与拉曼探头100连接，引导器300通过旋转臂400与拉曼卡扣200连接，旋转臂400用于带动引导器300相对于拉曼卡扣200转动，以调整引导器300与激光束的角度，以能够引导激光定位到测试点。

需要说明的是，本实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置能够对非接触式拉曼探头100进行辅助引导，以能够解决现有技术中拉曼采集时存在的定位模糊，探头易晃动以及采集前聚焦耗时的技术问题；具体地，拉曼卡扣200能够针对不同规格的拉曼探头100进行不同配合选择，旋转臂400能够带动引导器300到达合适的角度，利用引导器300与拉曼探头100的激光束的角度和引导器300的接触作用，能够直接引导激光定位到测试点，提高了拉曼光谱采集的针对性、数据稳定性和可用性，缩短采集前准备时间。

可选地，拉曼卡扣200可以选用金属材质，以能够针对不同型号的拉曼探头100选用不同规格的拉曼卡扣200；或者，拉曼卡扣200可更改为易形变的橡胶、塑料或其他材质，方便与拉曼探头100的配合。

本实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置，包括：拉曼卡扣200、引导器300和旋转臂400；拉曼卡扣200与拉曼探头100连接，引导器300通过旋转臂400与拉曼卡扣200连接，旋转臂400能够带动引导器300相对于拉曼卡扣200转动，以调整引导器300与激光束的角度，以能够引导激光定位到测试点；通过引导器300引导激光定位，利用引导器300触碰到样本表面时，激光能够实现完全聚焦的状态，保证稳定采集，缓解了现有技术中存在的非接触式拉曼探头100容易出现定位不准确、探头抖动、聚焦效果差，导致光谱质量差甚至采集有误信息的技术问题。

在上述实施例的基础上，进一步地，在本发明较佳的实施例中，引导器300呈伸缩式引导器300；引导器300远离旋转臂400的一端具有尖端部301，引导器300用于通过尖端部301靠近激光光斑，以引导激光光斑达到待测位置。

本实施例中，引导器300能够沿着旋转臂400进行伸长或缩短，即能够调节尖端部301与激光光斑的距离，当尖端部301与激光光斑的距离小于0.2mm时，即当拉曼探头100通过尖端部301指向采集的区域采集点时，激光光斑便能够直接对准待测部位，实现了定位准确；进一步地，引导器300的尖端部301在采集过程中不必将整个拉曼探头100悬浮起来，而是由尖端部301直接指向待测部位，起到稳定采集的作用，与传统采集方法相比，将固体无机材料的稳定性提高约5倍，将表面不平整的新鲜生物样本数据稳定性提高2倍左右，保证了数据更加稳定；另外通过调整激光聚焦路径D与引导器300的角度θ，可快速实现直触式聚焦，即当尖端部301接触样本表面时，激光处于聚焦状态，至少每次采集前都比连续激光聚焦等方法缩短了5秒的时间，缩短了激光聚焦时间。

可选地，尖端部301可以采用圆头尖端，利用圆头尖端与待测部位表面接触，在保证激光光束迅速聚焦的基础上，还能够避免对待测部位的损坏。

可选地，引导器300可以采用金属材质，另外，引导器300的尖端部301可以更换为氟化镁、氟化钙材质，透明状尖端不影响测试人员分辨待测部位；另外在引导器300的尖端部301还可以涂层金属氧化物、金银纳米颗粒等以辅助表面增强拉曼的收集。

在本发明较佳的实施例中，旋转臂400上开设有限位槽411，引导器300远离尖端部301的一端插设于限位槽411内，引导器300能够沿着限位槽411往复移动，以调节尖端部301于旋转臂400之间的间距；沿着引导器300的侧壁设置有刻度线。

本实施例中，限位槽411沿着旋转臂400贯穿布置，引导器300能够插设在限位槽411中，引导器300可以基于自身的伸缩特性进行伸出或缩短，以能够调节尖端部301靠近激光光斑的间距；另外，引导器300可以沿着限位槽411的限制方向往返移动，通过在引导器300的外部设置刻度线，引导器300在初始位置是显示为“0”刻度位置，当需要调节引导器300的尖端部301的位置时，将引导器300以自身刻度线作为坐标沿着限位槽411进行移动，以能够直至保证尖端部301与激光光斑的间距处于误差范围内。

可选地，引导器300与限位槽411之间的连接方式为多种，例如：间隙配合，螺纹连接或者插接等。

在本发明较佳的实施例中，还包括第一固定旋钮；旋转臂400上开设有第一固定槽421，第一固定槽421的贯穿方向与限位槽411的贯穿方向垂直，第一固定旋钮与第一固定槽421连接，第一固定旋钮能够与限位槽411内的引导器300抵接，以限制引导器300相对于限位槽411呈固定状态。

本实施例中，由于引导器300能够沿着限位槽411往复移动，为了能够控制引导器300在移动到位后的固定，以及需要再次调节时的移动，通过垂直于限位槽411的方向贯穿开设有第一固定槽421，第一固定旋钮可以与第一固定槽421滑动连接，即当第一固定旋钮沿着第一固定槽421与引导器300形成干涉接触，第一固定旋钮可以基于摩擦力对引导器300形成固定限位，以保证引导器300在调整到位后的稳定性；或者，第一固定旋钮对应引导器300设置有卡槽，第一固定旋钮在靠近引导器300后，可以通过卡槽对引导器300形成支撑限位，同样可以对引导器300形成固定限位，以保证引导器300在调整到位后的稳定性。

可选地，第一固定旋钮可以采用螺纹伸缩的方式与第一固定槽421连接，以能够利用第一固定旋钮与引导器300的接触或者分离控制引导器300呈固定状态或者移动状态。

在本发明较佳的实施例中，旋转臂400包括旋转基座401和旋转柱402；旋转柱402设置有两个，两个旋转柱402分别位于旋转基座401相对的两端，两个旋转柱402以旋转基座401的中线呈对称布置；限位槽411沿着旋转基座401的中线贯穿设置。

本实施例中，旋转基座401可以采用采用矩形结构，并且在旋转基座401相对的两端分别设置有旋转柱402，并且在两个旋转柱402之间的任意一个平面可以设置有基座柱，沿着基座柱以及旋转基座401贯穿设置有限位槽411，在旋转基座401垂直于限位槽411的垂直平面上贯穿设置有第一固定槽421；并且通过限位槽411沿着旋转基座401的中线贯穿，即引导器300沿着旋转基座401的中线贯穿布置，由于两个旋转柱402以旋转基座401的中线呈对称布置，因此当两个旋转柱402带动旋转基座401进行转动时，能够更加稳定的带动引导器300以旋转基座401的中线进行圆周旋转。

在本发明较佳的实施例中，还包括固定板500和第二固定旋钮；拉曼卡扣200包括固定侧壁201，固定侧壁201对应旋转柱402开设有第一旋转通孔211，固定板500对应旋转柱402上开设有第二旋转通孔501，两个旋转柱402分别与第一旋转通孔211和第二旋转通孔501转动连接；固定侧壁201上开设有第二固定槽221，第二固定槽221的贯穿方向与第一旋转通孔211的轴向呈垂直布置，第二固定旋钮与第二固定槽221连接，第二固定旋钮能够与第一旋转通孔211内的旋转柱402抵接，以限制旋转柱402相对于第一旋转通孔211呈固定状态；固定板500与拉曼卡扣200连接，且固定板500与固定侧壁201相对布置，以通过固定板500和固定侧壁201分别与两个旋转柱402转动连接。

本实施例中，第一旋转通孔211可以采用圆孔，同样地，第二旋转通孔501也采用圆孔，旋转柱402基于圆柱结构能够分别沿着第一旋转通孔211和第二旋转通孔501进行转动；固定板500作为拉曼卡扣200的侧壁固定结构，固定板500可以采用与固定侧壁201相同的对应结构，由于旋转柱402能够分别沿着第一旋转通孔211和第二旋转通孔501进行转动，为了能够控制引导器300在旋转到位后的固定，以及需要再次调节时的转动，通过垂直于第一旋转通孔211贯穿开设有第二固定槽221，另外，在固定板500垂直于第二旋转通孔501也可以贯穿开设有第二固定槽221，第二固定旋钮可以与第二固定槽221滑动连接，即当第二固定旋钮沿着第二固定槽221与旋转柱402形成干涉接触，第二固定旋钮可以基于摩擦力对旋转柱402形成固定限位，以保证旋转柱402在调整到位后的稳定性；或者，第二固定旋钮对应旋转柱402设置有卡槽，第二固定旋钮在靠近旋转柱402后，可以通过卡槽对旋转柱402形成支撑限位，同样可以对旋转柱402形成固定限位，以保证旋转柱402在调整到位后的稳定性。

可选地，第二固定旋钮可以采用螺纹伸缩的方式与第二固定槽221连接，以能够利用第二固定旋钮与旋转柱402的接触或者分离控制旋转柱402呈固定状态或者旋转状态。

在本发明较佳的实施例中，还包括第三固定旋钮；拉曼卡扣200包括探头套202和白光通道203，探头套202用于套设于拉曼探头100的外部，且固定板500上开设有通孔502，拉曼卡扣200对应通孔502开设有固定孔231，第三固定旋钮能够贯穿通孔502与固定孔231连接，以将拉曼探头100和拉曼卡扣200调整至对应位置和角度后进行固定；探头套202用于根据拉曼探头100的形状对应设置；白光通道203的延伸方向与探头套202的延伸方向平行，白光通道203用于为照明光线提供延伸路径。

本实施例中，探头套202可以基于拉曼探头100的形状进行具体设置，当探头套202套设在拉曼探头100的外部后，白光通道203与拉曼探头100的延伸方向成平行布置，利用白光通道203能够为照明光纤路径，以能够保证在采集时进行照明作用。

可选地，由于不同型号的拉曼探头100在尺寸、形状、聚焦能力乃至材质等方面存在差别，本实施例针对这些差异通过在拉曼卡扣200上对接固定板500，利用通孔502和固定孔231的对应布置，当拉曼探头100与拉曼卡扣200之间调整到合适的位置和角度即可以通过第三固定旋钮以及固定板500将其固定。

可选地，第一固定旋钮、第二固定旋钮和第三固定旋钮均可以采用螺栓、销轴或者卡扣等。

需要说明的是，如图6-图9所示，本实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置分别在硅片、对乙酰氨基酚、肥猪肉以及瘦猪肉进行测试实验，其中，如图6所示，a图是硅片的拉曼全谱图；b图是采用引导装置对硅片同一位置连续采集多个光谱后，特征峰518cm^-1的峰值变化柱状图；c图是直接手持拉曼探头100对硅片同一位置连续采集多个光谱后，特征峰518cm^-1的峰值变化柱状图；d图是有/无引导装置的条件下，硅片在特征峰518cm^-1处的山脊图，以展示数据分布情况，其中，山脊图越窄说明数据越稳定；如图7所示，a图是对乙酰氨基酚的拉曼全谱图；b图是采用引导装置对对乙酰氨基酚同一位置连续采集多个光谱后，特征峰813cm^-1的峰值变化柱状图；c图是直接手持拉曼探头100对对乙酰氨基酚同一位置连续采集多个光谱后，特征峰813cm^-1的峰值变化柱状图；d图是有/无引导装置的条件下，对乙酰氨基酚在特征峰813cm^-1处的山脊图，以展示数据分布情况，其中，山脊图越窄说明数据越稳定；如图8所示，a图是对肥猪肉的拉曼全谱图；b图是采用引导装置对肥猪肉同一位置连续采集多个光谱后，特征峰1453cm^-1的峰值变化柱状图；c图是直接手持拉曼探头100对肥猪肉同一位置连续采集多个光谱后，特征峰1453cm^-1的峰值变化柱状图；d图是有/无引导装置的条件下，肥猪肉在特征峰1453cm^-1处的山脊图，以展示数据分布情况，其中，山脊图越窄说明数据越稳定；如图9所示，a图是对瘦猪肉的拉曼全谱图；b图是采用引导装置对瘦猪肉同一位置连续采集多个光谱后，特征峰1008cm^-1的峰值变化柱状图；c图是直接手持拉曼探头100对瘦猪肉同一位置连续采集多个光谱后，特征峰1008cm^-1的峰值变化柱状图；d图是有/无引导装置的条件下，瘦猪肉在特征峰1008cm^-1处的山脊图，以展示数据分布情况，其中，山脊图越窄说明数据越稳定，通过山脊图可以说明，使用本实施例的引导装置，所获得光谱数据明显比直接手持测试更加稳定；另外，在硅片、对乙酰氨基酚、肥猪肉以及瘦猪肉的特征峰的数值均进行了四舍五入后的整数说明。

进一步地，在硅片上的测试，对照组的峰强标准差为521.30，装配引导装置的实验组峰强标准差为38.91。另外在对乙酰氨基酚、肥猪肉和瘦猪肉上进行验证效果，对照组的峰强标准差分别是1222.62、51.16和7.17，实验组的峰强标准差分别是274.74、25.05和4.76。需要说明的是，当数据越小，表示测试越稳定，本实施例在验证了块状样本、粉末样本以及新鲜生物组织的结果，进一步说明了本实施例提供的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置不仅可以引导激光定位，还使采集的数据稳定性更高，分别提高了近13.4、4.5、2.0、1.5倍。

如图1-图12所示，本实施例提供的一种基于所述的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置的引导方法，包括以下步骤：根据拉曼探头100的型号选用对应的拉曼卡扣200；基于拉曼探头100的型号进行测试，以能够得到拉曼探头100的聚焦距离D；其中，测试过程中，当达到光斑小，亮度大时，得到最佳的聚焦距离D；根据公式：，确定引导器300的长度以及转动角度；其中，θ为激光束与引导器300之间的角度，S2为引导器300的长度；将固定好位置的引导器300与待测样本表面进行接触，其中，引导器300与待测样本的接触角度范围为60°-120°。

本实施例中，拉曼卡扣200和引导器300需要紧密配合不同规格的非接触式探头发挥作用，虽然每种规格的拉曼探头100会标注聚焦距离，但是在实际使用过程中，标注的聚焦距离与实际的聚焦距离存在偏差，因此，需要先对拉曼探头100的聚焦距离D进行精确计量，最佳的聚焦距离应当满足光斑最小，亮度最大，且不破坏样本本身，当已知聚焦距离D后，可以根据三角函数利用激光束与引导器300之间的角度θ需要符合聚焦距离D和引导器300总长度S2的关系：，其中，激光束与引导器300之间的角度θ和引导器300的长度S2均是变量，以能够分别调节对应的变量，达到引导器300的尖端部301与激光束的激光光斑尽可能靠近贴合。

另外，在实际采集过程中，在平整的样本表面，引导器300与待测样本表面会以不同角度接触，该角度应当保证在60-120°之间，当引导器300与样本表面接触角度为0°或180°时，激光光斑聚焦效果最差，并随着角度向两侧倾斜的程度越大，聚焦效果越好。

如图11所示，在本发明较佳的实施例中，还包括以下步骤：基于拉曼探头100的探头外径S1，聚焦距离D以探头外径S1的圆心延伸，将引导器300的长度S2分别将聚焦距离D以探头外径S1形成连接，以形成三角形；激光束与引导器300之间的角度θ为聚焦距离D与引导器300的长度S2之间的夹角；根据公式：，同步确定引导器300的长度以及转动角度。

本实施例中，通过将探头外径S1形成圆圈，即探头外径的轴线作为聚焦距离D的延伸方向，此时引导器300需要以探头外径S1的相切点进行延伸，直至引导器300的长度S2与聚焦距离D形成重合，即引导器300的尖端部301与激光光斑重合，此时能够还是能够基于聚焦距离D后，根据公式：，同步确定引导器300的长度以及转动角度。

如图12所示，在本发明较佳的实施例中，在确定引导器300的转动角度的过程中，引导器300的尖端部301与激光光斑的距离d在0-0.2mm之间。

另外，尖端部301与激光光斑的距离d需要满足0-0.2mm之间，即尖端部301与激光光斑的误差范围需要小于0.2mm，保证尖端部301真正引导激光光斑到达待测位置且可以根据样本性质调整测试位置，其中，尖端部301与激光光斑的距离d的调整需要依靠旋转臂400与引导器300之间紧密的配合和固定，通过改变θ来确定符合规定的距离d，但前提是必须保证聚焦距离D达到最佳状态。

具体地，当传统的非接触式拉曼探头100测试时需要打开连续激光定位而不能保证准确定位以及稳定采集时，本实施例中，可首先根据拉曼探头100的型号、尺寸及形状配置合适的拉曼卡扣200形状，测量该型号的拉曼探头100的实际聚焦距离D，随即对旋转臂400支持的引导器300进行角度调整，直至保证引导器300尖端贴近激光光斑，该过程不限于在调整角度时对引导器300的长度进行更改，保证其结构符合实际拉曼采集的需求；当引导器300的尖端部301触碰到样本表面时，激光以完全聚焦的状态且聚焦点与尖端间隔不超过0.2mm的形式到达测试点；实现了定位更准确，数据更加稳定以及激光聚焦时间更短的技术效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置，其特征在于，包括：拉曼卡扣（200）、引导器（300）和旋转臂（400）；

所述拉曼卡扣（200）与拉曼探头（100）连接，所述引导器（300）通过所述旋转臂（400）与所述拉曼卡扣（200）连接，所述旋转臂（400）用于带动所述引导器（300）相对于所述拉曼卡扣（200）转动，以调整所述引导器（300）与激光束的角度，以引导激光定位到测试点；

所述引导器（300）呈伸缩式引导器（300）；

所述引导器（300）远离所述旋转臂（400）的一端具有尖端部（301），所述引导器（300）用于通过所述尖端部（301）靠近激光光斑，以引导激光光斑达到待测位置；

所述旋转臂（400）上开设有限位槽（411），所述引导器（300）远离所述尖端部（301）的一端插设于所述限位槽（411）内，所述引导器（300）能够沿着所述限位槽（411）往复移动，以调节所述尖端部（301）于所述旋转臂（400）之间的间距；

沿着所述引导器（300）的侧壁设置有刻度线；

还包括第一固定旋钮；

所述旋转臂（400）上开设有第一固定槽（421），所述第一固定槽（421）的贯穿方向与所述限位槽（411）的贯穿方向垂直，所述第一固定旋钮与所述第一固定槽（421）连接，所述第一固定旋钮能够与所述限位槽（411）内的所述引导器（300）抵接，以限制所述引导器（300）相对于所述限位槽（411）呈固定状态；

所述旋转臂（400）包括旋转基座（401）和旋转柱（402）；

所述旋转柱（402）设置有两个，两个所述旋转柱（402）分别位于所述旋转基座（401）相对的两端，两个所述旋转柱（402）以所述旋转基座（401）的中线呈对称布置；

所述限位槽（411）沿着所述旋转基座（401）的中线贯穿设置；

还包括固定板（500）和第二固定旋钮；

所述拉曼卡扣（200）包括固定侧壁（201），所述固定侧壁（201）对应所述旋转柱（402）开设有第一旋转通孔（211），所述固定板（500）对应所述旋转柱（402）上开设有第二旋转通孔（501），两个所述旋转柱（402）分别与所述第一旋转通孔（211）和第二旋转通孔（501）转动连接；

所述固定侧壁（201）上开设有第二固定槽（221），所述第二固定槽（221）的贯穿方向与所述第一旋转通孔（211）的轴向呈垂直布置，所述第二固定旋钮与所述第二固定槽（221）连接，所述第二固定旋钮能够与所述第一旋转通孔（211）内的所述旋转柱（402）抵接，以限制所述旋转柱（402）相对于所述第一旋转通孔（211）呈固定状态；

所述固定板（500）与所述拉曼卡扣（200）连接，且所述固定板（500）与所述固定侧壁（201）相对布置，以通过所述固定板（500）和所述固定侧壁（201）分别与两个所述旋转柱（402）转动连接；

还包括第三固定旋钮；

所述拉曼卡扣（200）包括探头套（202）和白光通道（203），所述探头套（202）用于套设于所述拉曼探头（100）的外部，且所述固定板（500）上开设有通孔（502），所述拉曼卡扣（200）对应所述通孔（502）开设有固定孔（231），所述第三固定旋钮能够贯穿所述通孔（502）与所述固定孔（231）连接，以将所述拉曼探头（100）和所述拉曼卡扣（200）调整至对应位置和角度后进行固定；

所述探头套（202）用于根据所述拉曼探头（100）的形状对应设置；所述白光通道（203）的延伸方向与所述探头套（202）的延伸方向平行，所述白光通道（203）用于为照明光线提供延伸路径。

2.一种基于如权利要求1所述的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置的引导方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据拉曼探头（100）的型号选用对应的拉曼卡扣（200）；

基于拉曼探头（100）的型号进行测试，以得到拉曼探头（100）的聚焦距离D；其中，测试过程中，当达到光斑小，亮度大时，得到最佳的聚焦距离D；

基于拉曼探头（100）的探头外径形成圆形段，通过探头外径形成的圆形段的圆心垂直延伸聚焦距离D形成延伸段，将引导器（300）的长度作为延伸段与圆形段的连接段，以形成三角形；

根据公式：，/>，同步确定引导器（300）的长度以及转动角度；

其中，θ为激光束与引导器（300）之间的角度，S2为引导器（300）的长度，S1为拉曼探头（100）的探头外径长度；

将固定好位置的引导器（300）与待测样本表面进行接触，其中，引导器（300）与待测样本的接触角度范围为60°-120°。

3.根据权利要求2所述的辅助激光实时定位采集拉曼光谱的引导装置的引导方法，其特征在于，在确定引导器（300）的转动角度的过程中，引导器（300）的尖端部（301）与激光光斑的距离d在0-0.2mm之间。