CN210119294U - 多通道手持拉曼光谱仪装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种多通道手持拉曼光谱仪装置，使用高分辨率成像光谱仪作为光谱探测系统，在成像光谱仪的入瞳处，安装分支光纤束的探测光纤公共端，分支光纤束的激发光纤公共端前安装激光器，分支光纤束的分离端用于在不同位置探测拉曼光谱，实现多通道手持拉曼光谱检测。
Description
技术领域
本实用新型属于光学技术领域，具体涉及一种多通道手持拉曼光谱仪装置。
背景技术
拉曼光谱被广泛用于分子级别的检测。除了在实验室以外，拉曼光谱现在广泛的应用到国计民生相关的领域。比如，在安检通道，海关使用拉曼光谱仪进行毒品等违禁品的检测；在食品检查部门，质检人员使用拉曼光谱仪开展农药残余的检测。然而，拉曼光谱仪还存在着如下问题：手持式拉曼光谱仪具有移动便捷的优点，但其光谱探测灵敏度相对较低，在实验室中的大型拉曼光谱仪，虽然其光谱探测灵敏度相对较高，但体积较大，成本较高。
在本专利中，我们提出一种多通道手持拉曼光谱仪装置，使用高通量高分辨率光谱仪以及分支光纤束，实现多通道手持拉曼光谱检测。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种多通道手持拉曼光谱仪装置，使用高分辨率成像光谱仪作为光谱探测系统，在成像光谱仪的入瞳处，安装分支光纤束的探测光纤公共端，分支光纤束的激发光纤公共端前安装激光器，分支光纤束的分离端用于在不同位置探测拉曼光谱，实现多通道手持拉曼光谱检测。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本实用新型包括成像光谱仪、中继透镜、分支光纤束、激光器、带通滤光片、光学分光镜片模块、拉曼光谱滤光片，在成像光谱仪前安装有分支光纤束的探测光纤公共端和中继透镜，成像光谱仪的狭缝前安装中继透镜，中继透镜前安装分支光纤束的探测光纤公共端，探测光纤公共端中有k×N根光纤，k和N均为大于等于1的整数，在中继透镜两侧，狭缝和分支光纤束的探测光纤公共端呈光学共轭关系，分支光纤束的激发光纤公共端内有N根光纤，激光器前安装带通滤光片，滤除激光器内部的杂散波长，通过光学分光镜片模块，将激光器的光分为N份，分别聚焦到N根激发光纤公共端的光纤中，在分支光纤束的分离端，分出N个手持拉曼光谱探头，每个手持拉曼光谱探头中有k根探测光纤和1根激发光纤，上述k+1根光纤的光纤端面平行，在光纤端面前安装消色差透镜，激发光纤发出的激发光，通过消色差透镜后，聚焦在检测样品上，激发样品的拉曼光谱，拉曼光谱的发射角度为4π空间角，部分光通过消色差透镜后，被k根探测光纤收集，并由光纤传输到分支光纤束的探测光纤公共端，再经过中继透镜后，进入成像光谱仪，在成像光谱仪的内部安装拉曼光谱滤光片，滤除剩余的激发光波长，实现拉曼光谱的检测。
所述成像光谱仪，包含狭缝、拉曼滤光片、准直透镜、透射光栅、聚焦透镜和面阵相机，分支光纤束的探测光纤公共端发出的光线，通过中继透镜后，聚焦到狭缝处，透过狭缝后，光线经过拉曼滤光片滤除激发光波长，透过拉曼光波长，再经过准直透镜准直，并通过透射光栅发生衍射，衍射光经过聚焦透镜后聚焦在面阵相机的感光面上。
所述分支光纤束，包含k×N根探测光纤和N根激发光纤，在分支光纤束的探测光纤公共端，k×N根探测光纤并排排列，在分支光纤束的激发光纤公共端内有N根光纤，N个激发光纤并排排列，激光器发出的N个光束，分别聚焦到N根光纤中，传输到分离端，在分支光纤束的分离端，有N个手持拉曼光谱探头，在第i个手持拉曼光谱探头中，第i根激发光纤作为手持拉曼光谱探头中的激发光光纤，第（i-1）×k+1到第i×k根探测光纤组成一个手持拉曼光谱探头中的探测光纤，i是取值范围1到N的整数，激发光纤位于中间，探测光纤围绕在周围，每个手持拉曼光谱探头内部，在光纤端面前，均放置消色差透镜。
所述手持拉曼光谱探头，是由1根激发光纤与k根探测光纤以及1个消色差透镜组成，k+1根光纤的端面平行，落在消色差透镜的1倍焦距以外位置，激发光纤的中轴线与消色差透镜的中轴线重合，k根探测光纤围绕在激发光纤四周，所有的探测光纤的端面圆心与激发光纤的端面圆心的距离相等。
所述带通滤光片，用于透过激光波长，并滤除激光器内的杂散波长。
所述光学分光镜片模块，用于将激光器发射出来的激光分为N份，模块包括N-1个分光镜片、1个反射镜，激光依次通过N-1个分光镜片后，均发生反射和透射，最后一个透射光经过反射镜后反射，N个反射光束经过聚光镜后，聚焦到激发光纤公共端的N个光纤中。
所述拉曼光谱滤光片，用于透过拉曼光的波长，并滤除激光波长。
本实用新型的有益效果：
通过本实用新型的结构设置，可以实现一种多通道手持拉曼光谱仪装置，可以基于光纤实现多通道的拉曼光谱探测，因为光纤结构小巧，非常适合于构造手持式拉曼探头，在探测端，所有的探测光纤探测到的拉曼光，由一个高分辨率的成像光谱仪探测光谱信号，在激光器处，通过使用分光镜片模块，将一个激光器的能量分为多份，聚焦到激发光纤中，为多通道拉曼光纤探头提供光源，该设备可同时实现探测分辨率高、通道数多以及探测端口便携的优势。
附图说明
图1为一种多通道手持拉曼光谱仪装置示意图。
图2为成像光谱仪系统示意图。
图3为分支光纤束示意图。
图4为光学分光镜片模块示意图。
具体实施方式
为了使公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。
实施例1
下面结合附图1、附图2、附图3和附图4和实施例1对本实用新型作进一步说明。
如附图1所示，本实用新型包括成像光谱仪1、中继透镜2、分支光纤束3、激光器4、带通滤光片5、光学分光镜片模块6、拉曼光谱滤光片7，在成像光谱仪前安装有分支光纤束的探测光纤公共端和中继透镜，成像光谱仪的狭缝8前安装中继透镜，中继透镜前安装分支光纤束的探测光纤公共端3-1，探测光纤公共端中有9根光纤，在中继透镜两侧，狭缝和分支光纤束的探测光纤公共端呈光学共轭关系，分支光纤束的激发光纤公共端3-2内有3根光纤，激光器前安装带通滤光片，滤除激光器内部的杂散波长，通过光学分光镜片模块，将激光器的光分为3份，分别聚焦到3根激发光纤公共端的光纤中，在分支光纤束的分离端3-3，分出3个手持拉曼光谱探头，每个手持拉曼光谱探头中有3根探测光纤和1根激发光纤，上述4根光纤的光纤端面平行，在光纤端面前安装消色差透镜，激发光纤发出的激发光，通过消色差透镜后，聚焦在检测样品上，激发样品的拉曼光谱，拉曼光谱的发射角度为4π空间角，部分光通过消色差透镜后，被3根探测光纤收集，并由光纤传输到分支光纤束的探测光纤公共端，再经过中继透镜后，进入成像光谱仪，在成像光谱仪的内部安装拉曼光谱滤光片，滤除剩余的激发光波长，实现拉曼光谱的检测。
如图2所示，所述成像光谱仪，包含狭缝1、拉曼滤光片2、准直透镜3、透射光栅4、聚焦透镜5和面阵相机6，分支光纤束的探测光纤公共端发出的光线，通过中继透镜后，聚焦到狭缝1处，透过狭缝1后，光线经过拉曼滤光片2滤除激发光波长，透过拉曼光波长，再经过准直透镜3准直，并通过透射光栅4发生衍射，衍射光经过聚焦透镜5后聚焦在面阵相机6的感光面上。
如图3所示，所述分支光纤束，包含9根探测光纤和3根激发光纤，在分支光纤束的探测光纤公共端1，9根探测光纤并排排列，在分支光纤束的激发光纤公共端2内有3根光纤，3个激发光纤并排排列，激光器发出的3个光束，分别聚焦到3根光纤中，传输到分离端，在分支光纤束的分离端，有3个手持拉曼光谱探头，在第1个手持拉曼光谱探头中，激发光纤2-1的另一端3-1-1作为手持拉曼光谱探头中的激发光光纤，探测光纤1-1、1-2和1-3的另一头3-1-2、3-1-3、3-1-4组成一个手持拉曼光谱探头中的探测光纤，激发光纤位于中间，探测光纤围绕在周围，第2个和第3个手持拉曼光谱探头的结构与第一个手持拉曼光谱探头相同，3个手持拉曼光谱探头内部，在光纤端面前，分别放置消色差透镜4、消色差透镜5、消色差透镜6。
所述手持拉曼光谱探头，是由1根激发光纤与3根探测光纤以及1个消色差透镜组成，4根光纤的端面平行，落在消色差透镜的1倍焦距以外位置，激发光纤的中轴线与消色差透镜的中轴线重合，3根探测光纤围绕在激发光纤四周，所有的探测光纤的端面圆心与激发光纤的端面圆心的距离相等。
所述带通滤光片，用于透过激光波长，并滤除激光器内的杂散波长。
如图4所示，所述光学分光镜片模块，用于将激光器1发射出来的激光分为3份，模块包括2个分光镜片、1个反射镜，激光依次通过分光镜片2和分光镜片3后，均发生反射和透射，最后一个透射光经过反射镜后反射，3个反射光束分别经过聚光镜5、聚光镜6、聚光镜7后，聚焦到激发光纤公共端的3个光纤中。
所述拉曼光谱滤光片，用于透过拉曼光的波长，并滤除激光波长。
Claims (7)
1.一种多通道手持拉曼光谱仪装置，其特征在于包括成像光谱仪、中继透镜、分支光纤束、激光器、带通滤光片、光学分光镜片模块、拉曼光谱滤光片，在成像光谱仪前安装有分支光纤束的探测光纤公共端和中继透镜，成像光谱仪的狭缝前安装中继透镜，中继透镜前安装分支光纤束的探测光纤公共端，探测光纤公共端中有k×N根光纤，k和N均为大于等于1的整数，在中继透镜两侧，狭缝和分支光纤束的探测光纤公共端呈光学共轭关系，分支光纤束的激发光纤公共端内有N根光纤，激光器前安装带通滤光片，滤除激光器内部的杂散波长，通过光学分光镜片模块，将激光器的光分为N份，分别聚焦到N根激发光纤公共端的光纤中，在分支光纤束的分离端，分出N个手持拉曼光谱探头，每个手持拉曼光谱探头中有k根探测光纤和1根激发光纤，上述k+1根光纤的光纤端面平行，在光纤端面前安装消色差透镜，激发光纤发出的激发光，通过消色差透镜后，聚焦在检测样品上，激发样品的拉曼光谱，拉曼光谱的发射角度为4π空间角，部分光通过消色差透镜后，被k根探测光纤收集，并由光纤传输到分支光纤束的探测光纤公共端，再经过中继透镜后，进入成像光谱仪，在成像光谱仪的内部安装拉曼光谱滤光片，滤除剩余的激发光波长，实现拉曼光谱的检测。
2.根据权利要求1所述的一种多通道手持拉曼光谱仪装置，其特征在于所述的成像光谱仪，包含狭缝、拉曼滤光片、准直透镜、透射光栅、聚焦透镜和面阵相机，分支光纤束的探测光纤公共端发出的光线，通过中继透镜后，聚焦到狭缝处，透过狭缝后，光线经过拉曼滤光片滤除激发光波长，透过拉曼光波长，再经过准直透镜准直，并通过透射光栅发生衍射，衍射光经过聚焦透镜后聚焦在面阵相机的感光面上。
3.根据权利要求1所述的一种多通道手持拉曼光谱仪装置，其特征在于所述的分支光纤束，包含k×N根探测光纤和N根激发光纤，在分支光纤束的探测光纤公共端，k×N根探测光纤并排排列，在分支光纤束的激发光纤公共端内有N根光纤，N个激发光纤并排排列，激光器发出的N个光束，分别聚焦到N根光纤中，传输到分离端，在分支光纤束的分离端，有N个手持拉曼光谱探头，在第i个手持拉曼光谱探头中，第i根激发光纤作为手持拉曼光谱探头中的激发光光纤，第（i-1）×k+1到第i×k根探测光纤组成一个手持拉曼光谱探头中的探测光纤，i是取值范围1到N的整数，激发光纤位于中间，探测光纤围绕在周围，每个手持拉曼光谱探头内部，在光纤端面前，均放置消色差透镜。
4.根据权利要求1所述的一种多通道手持拉曼光谱仪装置，其特征在于所述的手持拉曼光谱探头，是由1根激发光纤与k根探测光纤以及1个消色差透镜组成，k+1根光纤的端面平行，落在消色差透镜的1倍焦距以外位置，激发光纤的中轴线与消色差透镜的中轴线重合，k根探测光纤围绕在激发光纤四周，所有的探测光纤的端面圆心与激发光纤的端面圆心的距离相等。
5.根据权利要求1所述的一种多通道手持拉曼光谱仪装置，其特征在于所述的带通滤光片，用于透过激光波长，并滤除激光器内的杂散波长。
6.根据权利要求1所述的一种多通道手持拉曼光谱仪装置，其特征在于所述的光学分光镜片模块，用于将激光器发射出来的激光分为N份，模块包括N-1个分光镜片、1个反射镜，激光依次通过N-1个分光镜片后，均发生反射和透射，最后一个透射光经过反射镜后反射，N个反射光束经过聚光镜后，聚焦到激发光纤公共端的N个光纤中。
7.根据权利要求1所述的一种多通道手持拉曼光谱仪装置，其特征在于所述的拉曼光谱滤光片，用于透过拉曼光的波长，并滤除激光波长。
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| CN201921334720.6U CN210119294U (zh) | 2019-08-17 | 2019-08-17 | 多通道手持拉曼光谱仪装置 |
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Publications (1)
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| CN210119294U true CN210119294U (zh) | 2020-02-28 |
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|---|---|
| CN (1) | CN210119294U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111965161A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-20 | 山东省科学院激光研究所 | 一种光纤表面增强拉曼光谱传感检测装置及检测方法 |
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2019
- 2019-08-17 CN CN201921334720.6U patent/CN210119294U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111965161A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-20 | 山东省科学院激光研究所 | 一种光纤表面增强拉曼光谱传感检测装置及检测方法 |
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