CN207689375U - 低波数拉曼测量系统 - Google Patents

Abstract

一种低波数拉曼测量系统，涉及光谱检测技术领域，所解决的是现有系统探测范围窄的技术问题。该系统包括光栅光谱仪、窄线宽激光光源、低波数拉曼探头；所述低波数拉曼探头包括输入光纤、准直透镜、ASE光栅、降噪光栅、聚焦透镜、陷波光栅、耦合透镜、输出光纤；系统的激发光路从窄线宽激光光源出发，依次经输入光纤、准直透镜、ASE光栅、降噪光栅、聚焦透镜，到达聚焦透镜的聚焦点；系统的检测光路从聚焦透镜的聚焦点出发，依次经聚焦透镜、降噪光栅、陷波光栅、耦合透镜、输出光纤，到达光栅光谱仪。本实用新型提供的系统，探测范围宽，使用场合广泛。

Description

低波数拉曼测量系统

技术领域

本实用新型涉及光谱检测技术，特别是涉及一种低波数拉曼测量系统的技术。

背景技术

入射光子将电子激发到一个高能态，电子随即跃迁到一个低能态，同时发射出散射光子。若电子的初态与末态的能级相同，那么散射光子与入射光子能量相等，称为瑞利散射；若电子初态与末态能级不同，那么散射光子与入射光子能量不同，称为拉曼散射。末态能级高于初始能级时，为斯托克斯拉曼散射；末态能级低于初始能级时，为反斯托克斯拉曼散射。拉曼光谱是一种振动谱形式，即能量跃迁产生于分子的振动。因为振动与官能团相关，当跃迁能量描绘成谱图时，可用来识别分子，被称为分子指纹。

现有拉曼光谱测量系统一般包括激光光源、光收发探头、光谱仪，激光光源作为拉曼信号的激发光源，光收发探头中设置有滤光片，激发光在光收发探头内经滤光片滤波后，通过聚焦透镜聚焦照射到被测样品表面，再通过聚焦透镜收集拉曼信号光，并采用滤光片滤波后送入光谱仪，光谱仪用来色散拉曼信号光，探测不同波长处拉曼信号强度。

现有拉曼光谱测量系统的缺陷在于:

由于光收发探头模块内部滤光片使用的都是多层介质膜，受制于膜层材料、膜的结构、镀膜工艺的限制，这些滤光片性能曲线的上升或者下降沿都比较缓慢，并且OD数较低，一般只能做到10-6，这些都导致了低波数（200cm-1以下）范围内的拉曼信号被掩盖，无法有效的进行探测，其探测范围较窄，而且探头的尺寸也较大，可使用场合也受到了限制。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种探测范围宽的低波数拉曼测量系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种低波数拉曼测量系统，包括光栅光谱仪、窄线宽激光光源、低波数拉曼探头，其特征在于：

所述低波数拉曼探头包括输入光纤、准直透镜、ASE光栅、降噪光栅、聚焦透镜、陷波光栅、耦合透镜、输出光纤；

该系统具有两条光路，其中的一条光路为激发光路，另一条光路为检测光路；

所述激发光路的光路结构为：从窄线宽激光光源出发，依次经输入光纤、准直透镜、ASE光栅、降噪光栅、聚焦透镜，到达聚焦透镜的聚焦点；

所述检测光路的光路结构为：从聚焦透镜的聚焦点出发，依次经聚焦透镜、降噪光栅、陷波光栅、耦合透镜、输出光纤，到达光栅光谱仪。

本实用新型提供的低波数拉曼测量系统，在低波数拉曼探头中采用ASE光栅、降噪光栅、陷波光栅实现滤波，相对传统滤光片滤波的方式，具有探测范围宽的特点。

附图说明

图1是本实用新型实施例的低波数拉曼测量系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的低波数拉曼测量系统中的低波数拉曼探头的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的低波数拉曼测量系统中的光栅光谱仪的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围，本实用新型中的顿号均表示和的关系。

如图1-图2所示，本实用新型实施例所提供的一种低波数拉曼测量系统，包括光栅光谱仪3、窄线宽激光光源1、低波数拉曼探头2，其特征在于：

所述低波数拉曼探头包括输入光纤20、准直透镜21、ASE光栅22、降噪光栅23、聚焦透镜24、陷波光栅26、耦合透镜27、输出光纤28；

该系统具有两条光路，其中的一条光路为激发光路，另一条光路为检测光路；

所述激发光路的光路结构为：从窄线宽激光光源1出发，依次经输入光纤20、准直透镜21、ASE光栅22、降噪光栅23、聚焦透镜24，到达聚焦透镜24的聚焦点；

所述检测光路的光路结构为：从聚焦透镜24的聚焦点出发，依次经聚焦透镜24、降噪光栅23、陷波光栅26、耦合透镜27、输出光纤28，到达光栅光谱仪3。

如图3所示，本实用新型实施例中，所述光栅光谱仪3为现有技术，是一种光谱分析设备，光栅光谱仪3包括狭缝器件31、信号光反射镜32、反射式闪耀平场光栅33、反射聚光镜34、图像传感器35；

本实用新型实施例中，所述窄线宽激光光源1为现有技术，用于发射特定波长的激光，如波长为532nm、785nm、1064nm的激光，其发射的激光作为拉曼信号的激发光通过输入光纤20进入低波数拉曼探头；

本实用新型实施例中，所述ASE光栅22、降噪光栅23、陷波光栅26均为现有技术，ASE光栅22能将入射激光束的中心波长极窄范围内的光衍射，而滤除自发辐射的ASE等杂波光，产生很纯净的激光；降噪光栅23能将入射的激光束中心波长极窄范围内的光衍射，同时透过中心波长以外的光；陷波光栅26能反射激发波长中心很窄范围的光，而同时通过激发波长以外的光，从而滤除残余的激发光信号，使纯净的拉曼信号光通过；

本实用新型实施例的工作原理如下：

将样品25置于聚焦透镜24的聚焦点，窄线宽激光光源1发射的激发光经过输入光纤20进入低波数拉曼探头2，经准直透镜21准直后入射到ASE光栅22，ASE光栅22仅反射极窄的激发光波长中心范围的光，从而滤除掉激发光源内的ASE光，净化后的激发光入射到降噪光栅23上，由降噪光栅23进一步净化并滤除杂波干扰后反射向聚焦透镜24，最后由聚焦透镜24聚焦成很小的点照射到样品25上，从而激发出拉曼信号；

样品25被激发后发出的激发光中的一部分被聚焦透镜24准直后射入降噪光栅23，激发光中的拉曼信号光可以穿过降噪光栅23，而激发光中的散射光极少能穿过降噪光栅23，穿过降噪光栅23的拉曼信号光到达陷波光栅2，由陷波光栅26滤除瑞利散射后到达耦合透镜27，被耦合进输出光纤28；

输出光纤28输出的信号光到达光栅光谱仪后，先经过狭缝器件31，再由信号光反射镜32反射至反射式闪耀平场光栅33后产生色散，色散光信号由反射式闪耀平场光栅33衍射至反射聚光镜34，由反射聚光镜34将色散光信号压缩反射至图像传感器35，由图像传感器35捕获后通过光电转换，形成一个全光谱波长的拉曼信号光的谱图数据。

Claims (1)

1.一种低波数拉曼测量系统，包括光栅光谱仪、窄线宽激光光源、低波数拉曼探头，其特征在于：

所述低波数拉曼探头包括输入光纤、准直透镜、ASE光栅、降噪光栅、聚焦透镜、陷波光栅、耦合透镜、输出光纤；

该系统具有两条光路，其中的一条光路为激发光路，另一条光路为检测光路；

所述激发光路的光路结构为：从窄线宽激光光源出发，依次经输入光纤、准直透镜、ASE光栅、降噪光栅、聚焦透镜，到达聚焦透镜的聚焦点；

所述检测光路的光路结构为：从聚焦透镜的聚焦点出发，依次经聚焦透镜、降噪光栅、陷波光栅、耦合透镜、输出光纤，到达光栅光谱仪。