TWM500887U - 共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置 - Google Patents

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Jing-Xiang Chen
yao-hong Guo
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Ching Yeh Sheng Entpr Co Ltd
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共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置
本創作係有關於一種共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置。
習知的拉曼散射光大都經由單一光束激發測試樣品所得到，如欲測得不同波長光束所激發出的拉曼散射光，則需將不同波長光束分別照射測試樣品，才能得到測試樣品於不同波長光束下所激發出的拉曼散射光，往往需花費許多時間才能完成所需測試。上述拉曼散射光僅是由測試樣品表面所激發出，如欲測量測試樣品內部不同深度處之拉曼散射光，則需測量測試樣品之共軛焦拉曼散射光，此時的測試樣品於測量時需於與入射光束平行的方向同時移動測試樣品，如欲測得不同波長光束所激發出的共軛焦拉曼散射光，則需將不同波長光束分別照射測試樣品，且於測量時需於與入射光束平行的方向同時移動測試樣品，才能測得試樣品於不同波長光束下所激發出的共軛焦拉曼散射光，同樣需花費許多時間才能完成所需測試。
有鑑於此，本創作為了解決上述問題而提供一種共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置，可將不同波長光束先合併成多波長光束，再 同時照射測試樣品，再測量不同入射波長光束下之拉曼散射光或共軛焦拉曼散射光，可縮短測試時間。
本創作之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置包括一多波長光源裝置、一顯微鏡、一第一物鏡、一第二物鏡、一針孔及一電荷耦合元件(CCD)。多波長光源裝置發出一多波長光束射向一測試樣品。顯微鏡設置於此測試樣品之一側。第一物鏡設置於多波長光源裝置之一側。第二物鏡設置於第一物鏡之一側。針孔設置於第一物鏡與第二物鏡之間，此針孔之孔徑大小可調整。電荷耦合元件(CCD)設置於第二物鏡之一側，用以接收測試樣品所被激發出之一拉曼散射光。
其中多波長光源裝置包括一第一光源、一第二光源及一第三光源。
其中第一光源發出一第一光束，第一光束之波長為785nm，第二光源發出一第二光束，第二光束之波長為633nm，第三光源發出一第三光束，第三光束之波長為532nm。
本創作之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置可更包括一第一濾光裝置，此第一濾光裝置設置於多波長光源裝置與第一物鏡之間，且可調整位置，以讓不同波長的光束通過。
本創作之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置可更包括一第二濾光裝置，此第二濾光裝置設置於第二物鏡與電荷耦合元件(CCD)之間，且可調整位置，以讓不同波長的光束通過。
本創作之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置可更包括一照相機設置於顯微鏡之一測，此照相機用以擷取測試樣品之影像。
本創作之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置可更包括一白光源設置於照相機之一測，此白光源發出一白光束用以照射測試樣品。
本創作之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置可更包括一耦合透鏡設置於第二物鏡與電荷耦合元件(CCD)之間，使測試樣品所被激發出之拉曼散射光經由耦合透鏡聚焦入射電荷耦合元件(CCD)。
100‧‧‧共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置
10‧‧‧多波長光源裝置
101‧‧‧多波長光束
11‧‧‧第一光源
111‧‧‧第一光束
12‧‧‧第二光源
121‧‧‧第二光束
13‧‧‧第三光源
131‧‧‧第三光束
14‧‧‧反射鏡
15‧‧‧雙色分光鏡
16‧‧‧雙色分光鏡
17‧‧‧反射鏡
20‧‧‧第一濾光裝置
21‧‧‧移動平台
22‧‧‧分光鏡
23‧‧‧分光鏡
24‧‧‧分光鏡
25‧‧‧帶距濾光片
26‧‧‧帶距濾光片
27‧‧‧帶距濾光片
30‧‧‧第二濾光裝置
31‧‧‧移動平台
32‧‧‧穿透式光柵
33‧‧‧穿透式光柵
34‧‧‧穿透式光柵
35‧‧‧濾光片
36‧‧‧濾光片
37‧‧‧濾光片
38‧‧‧耦合透鏡
39‧‧‧電荷耦合元件(CCD)
41‧‧‧第一物鏡
42‧‧‧第二物鏡
43‧‧‧針孔
51‧‧‧反射鏡
52‧‧‧反射鏡
53‧‧‧反射鏡
54‧‧‧可移動分光鏡
55‧‧‧可移動分光鏡
56‧‧‧顯微鏡
57‧‧‧移動平台
58‧‧‧照相機
59‧‧‧白光源
591‧‧‧白光束
592‧‧‧反射白光束
200‧‧‧測試樣品
SRS1‧‧‧第一拉曼散射光
SRS2‧‧‧第二拉曼散射光
SRS3‧‧‧第三拉曼散射光
第1圖係本創作之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置之一實施例之示意圖。
第2圖係第1圖之多波長光源裝置所發出之多波長光束之光學路徑示意圖。
第3圖係第1圖之白光源所發出之白光束之光學路徑示意圖。
第4圖係本創作之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置之一實施例之拉曼散射光之光學路徑示意圖。
請參閱第1圖，第1圖係本創作之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置之一實施例之示意圖。共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置100包括一多波長光源裝置10、一反射鏡17、一第一濾光裝置20、一第二濾光裝置30、一耦合透鏡38、一電荷耦合元件(CCD)39、一第一物鏡41、一第二物鏡42、一針孔43、一反射鏡51、一反射鏡52、一反射鏡53、一可移動分光鏡54、一可移動分光鏡55、一顯微鏡56、一移動平台57、一照相機58及一白光源59。多波長光源裝置10包括一第一光源11、一第二光源12、一第三光源13、一反射鏡14、一雙色分光鏡(Dichroic Mirror)15 及一雙色分光鏡(Dichroic Mirror)16。第一光源11發出一第一光束(未圖示)，第一光束(未圖示)之波長為785nm，第二光源12發出一第二光束(未圖示)，第二光束(未圖示)之波長為633nm，第三光源13發出一第三光束(未圖示)，第三光束(未圖示)之波長為532nm，第一光束(未圖示)、第二光束(未圖示)、第三光束(未圖示)合併成一多波長光束(未圖示)射出多波長光源裝置10。第一濾光裝置20包括一移動平台21、一分光鏡(Beamsplitter)22、一分光鏡(Beamsplitter)23、一分光鏡(Beamsplitter)24、一帶距濾光片(Notch Filter)25、一帶距濾光片(Notch Filter)26及一帶距濾光片(Notch Filter)27，分光鏡(Beamsplitter)22、分光鏡(Beamsplitter)23、分光鏡(Beamsplitter)24、帶距濾光片(Notch Filter)25、帶距濾光片(Notch Filter)26及帶距濾光片(Notch Filter)27設置於移動平台21之上，移動平台21可依使用需求於如第1圖所示之垂直方向移動，使得來自多波長光源裝置10之多波長光束(未圖示)經反射鏡17反射後，從分光鏡(Beamsplitter)22入射第一濾光裝置20再經分光鏡(Beamsplitter)22反射至反射鏡51或從分光鏡(Beamsplitter)23入射第一濾光裝置20再經分光鏡(Beamsplitter)23反射至反射鏡51或從分光鏡(Beamsplitter)24入射第一濾光裝置20再經分光鏡(Beamsplitter)24反射至反射鏡51。第二濾光裝置30包括一移動平台31、一穿透式光柵32、一穿透式光柵33、一穿透式光柵34、一濾光片35、一濾光片36及一濾光片37，穿透式光柵32、穿透式光柵33、穿透式光柵34、濾光片35、濾光片36及濾光片37設置於移動平台31之上，移動平台31可依使用需求於如第1圖所示之垂直方向移動，使得通過第二物鏡42之第一拉曼散射光(未圖示)或第二拉曼散射光(未圖示)或第三拉曼散射光(未圖示)從穿透式光柵32或穿透式光柵33或穿透式 光柵34入射第二濾光裝置30。針孔43之孔徑大小可依測量需求調整。移動平台57用於置放測試樣品(未圖示)且可於空間中的X軸、Y軸、Z軸方向移動，使測試樣品(未圖示)於空間中的X軸、Y軸、Z軸方向移動。可移動分光鏡54及可移動分光鏡55可依使用需求於如第1圖所示之水平方向移動，當需使用白光源59照射置放於移動平台57之測試樣品(未圖示)時，需將可移動分光鏡54及可移動分光鏡55從如第1圖所示之位置往右邊水平方向移動，使可移動分光鏡54及可移動分光鏡55移動至反射鏡53與顯微鏡56之間，當不使用白光源59時，再將可移動分光鏡54及可移動分光鏡55往左邊水平方向移動移動至如第1圖所示之位置。
底下將更進一步詳細說明共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置100量測拉曼散射光時之過程與其對應之光學路徑。
請參閱第2圖，第2圖係第1圖之多波長光源裝置所發出之多波長光束之光學路徑示意圖。當欲量測測試樣品之拉曼散射光時，先將一測試樣品200放置於移動平台57之上，啟動多波長光源裝置10，多波長光源裝置10由第一光源11發出一第一光束111射向反射鏡14，第一光束111之波長為785nm，經反射鏡14反射後射向雙色分光鏡15且穿透雙色分光鏡15，再射向雙色分光鏡16且穿透雙色分光鏡16，最後射向反射鏡17，第二光源12發出一第二光束121射向雙色分光鏡15，第二光束121之波長為633nm，經雙色分光鏡15反射後射向雙色分光鏡16且穿透雙色分光鏡16，最後射向反射鏡17，第三光源13發出一第三光束131射向雙色分光鏡16，第三光束131之波長為532nm，經雙色分光鏡16反射後射向反射鏡17。第一光束111、第二光束121、第三光束131穿透雙色分光鏡16後，合併成 一多波長光束101射向反射鏡17。射向反射鏡17的多波長光束101將被反射射向分光鏡23，且經分光鏡23反射後射向反射鏡51，經反射鏡51反射後，再經反射鏡52、反射鏡53反射後入射顯微鏡56且穿透顯微鏡56，最後入射測試樣品200。
請參閱第3圖，第3圖係第1圖之白光源所發出之白光束之光學路徑示意圖。白光源59主要用來照射測試樣品200，使得測試樣品200具有足夠的照度以供照相機58擷取影像，用以觀察測試樣品200或觀察多波長光源裝置10所發出的多波長光束101是否準確的照射到測試樣品200。當如第2圖所示之多波長光束101照射到測試樣品200後，即可啟動白光源59照射測試樣品200。此時需先將可移動分光鏡54、55由第1圖所示之位置往右邊水平方向移動至如第3圖所示之位置，白光源59發出一白光束591射向可移動分光鏡55，部份的白光束591被可移動分光鏡55反射改變行進方向射向顯微鏡56且穿透顯微鏡56，最後入射測試樣品200。由測試樣品200反射的反射白光束592將先通過顯微鏡56，再通過可移動分光鏡55後入射可移動分光鏡54，再經可移動分光鏡54反射改變行進方向射向照相機58，即可由照相機58擷取測試樣品200之影像，用以觀察測試樣品200或觀察多波長光源裝置10所發出的多波長光束101是否準確的照射到測試樣品200(需同時使用多波長光源裝置10所發出的多波長光束101及白光束591照射測試樣品200)，如果多波長光源裝置10所發出的多波長光束101未準確的照射到測試樣品200，則可調整移動平台57，以調整測試樣品200之位置，使多波長光源裝置10所發出的多波長光束101準確的照射到測試樣品200。當不需使用白光源59照射測試樣品200時，即可將可移動分光鏡54、 55由第3圖所示之位置往左邊水平方向移動至如第1圖所示之位置。
請參閱第4圖，第4圖係本創作之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置之一實施例之拉曼散射光之光學路徑示意圖。如上述【0015】段所述，多波長光源裝置10所發出的多波長光束101(即第一光束111、第二光束121、第三光束131)最後照射於測試樣品200，測試樣品200因此將被第一光束111、第二光束121及第三光束131分別激發出一第一拉曼散射光SRS1、一第二拉曼散射光SRS2及一第三拉曼散射光SRS3，第一拉曼散射光SRS1、第二拉曼散射光SRS2及第三拉曼散射光SRS3之前進方向與多波長光束101入射測試樣品200的方向相反，其將依序通過顯微鏡56、經反射鏡53、52、51反射後入射第一濾光裝置20。
因為第一濾光裝置20可於如第1圖所示之垂直方向移動，使得來自測試樣品200之第一拉曼散射光SRS1、第二拉曼散射光SRS2及第三拉曼散射光SRS3可從分光鏡22或分光鏡23或分光鏡24入射第一濾光裝置20。當第一拉曼散射光SRS1、第二拉曼散射光SRS2及第三拉曼散射光SRS3從分光鏡22入射第一濾光裝置20時，因為分光鏡22只允許波長大約為785nm左右之光束通過，其它波長光束將被反射，帶距濾光片25可進一步只允許波長為785nm左右之第一拉曼散射光SRS1通過，所以只有第一拉曼散射光SRS1能通過分光鏡22及帶距濾光片25而穿透第一濾光裝置20。同樣的，當第一拉曼散射光SRS1、第二拉曼散射光SRS2及第三拉曼散射光SRS3從分光鏡23入射第一濾光裝置20時，因為分光鏡23只允許波長大約為633nm左右之光束通過，其它波長光束將被反射，帶距濾光片26可進一步只允許波長為633nm左右之第二拉曼散射光SRS2通過， 所以只有第二拉曼散射光SRS2能通過分光鏡23及帶距濾光片26而穿透第一濾光裝置20。同樣的，當第一拉曼散射光SRS1、第二拉曼散射光SRS2及第三拉曼散射光SRS3從分光鏡24入射第一濾光裝置20時，因為分光鏡24只允許波長大約為532nm左右之光束通過，其它波長光束將被反射，帶距濾光片27可進一步只允許波長為532nm左右之第三拉曼散射光SRS3通過，所以只有第三拉曼散射光SRS3能通過分光鏡24及帶距濾光片27而穿透第一濾光裝置20。第4圖所示為來自測試樣品200之第一拉曼散射光SRS1、第二拉曼散射光SRS2及第三拉曼散射光SRS3由分光鏡23入射第一濾光裝置20，所以只有第二拉曼散射光SRS2穿透第一濾光裝置20，第二拉曼散射光SRS2接著依序通過第一物鏡41、針孔43、第二物鏡42，再入射第二濾光裝置30。
因為第二濾光裝置30可於如第1圖所示之垂直方向移動，使得來自第二物鏡42之拉曼散射光可從穿透式光柵32或穿透式光柵33或穿透式光柵34入射第二濾光裝置30。因為穿透式光柵32只允許波長大約為785nm左右之光束通過，其它波長光束將被反射，濾光片35可進一步只允許波長為785nm左右之第一拉曼散射光SRS1通過，所以當穿過第二物鏡42之光束為第一拉曼散射光SRS1時，需調整第二濾光裝置30之位置，使來自第二物鏡42之第一拉曼散射光SRS1從穿透式光柵32入射第二濾光裝置30，再從濾光片35離開第二濾光裝置30。同樣的，因為穿透式光柵33只允許波長大約為633nm左右之光束通過，其它波長光束將被反射，濾光片36可進一步只允許波長為633nm左右之第二拉曼散射光SRS2通過，所以當穿過第二物鏡42之光束為第二拉曼散射光SRS2時，需調整第二濾 光裝置30之位置，使來自第二物鏡42之第二拉曼散射光SRS2從穿透式光柵33入射第二濾光裝置30，再從濾光片36離開第二濾光裝置30。同樣的，因為穿透式光柵34只允許波長大約為532nm左右之光束通過，其它波長光束將被反射，濾光片37可進一步只允許波長為532nm左右之第三拉曼散射光SRS3通過，所以當穿過第二物鏡42之光束為第三拉曼散射光SRS3時，需調整第二濾光裝置30之位置，使第三拉曼散射光SRS3從穿透式光柵34入射第二濾光裝置30，再從濾光片37離開第二濾光裝置30。第4圖所示為來自第二物鏡42之第二拉曼散射光SRS2由穿透式光柵33入射第二濾光裝置30，第二拉曼散射光SRS2接著依序通過穿透式光柵33、濾光片36，最後由耦合透鏡38聚焦入射電荷耦合元件(CCD)39，即可由電荷耦合元件(CCD)39測出第二拉曼散射光SRS2。此時如果將移動平台57於如第4圖所示之垂直方向移動，使測試樣品200也沿著如第4圖所示之垂直方向移動，則可測的測試樣品200之不同深度之共軛焦第二拉曼散射光。
當欲測量第一拉曼散射光SRS1、共軛焦第一拉曼散射光時，則須調整第一濾光裝置20及第二濾光裝置30之位置，使多波長光束101由分光鏡22入射第一濾光裝置20，來自第二物鏡42之第一拉曼散射光SRS1、共軛焦第一拉曼散射光由穿透式光柵32入射第二濾光裝置30。同樣的，當欲測量第三拉曼散射光SRS3、共軛焦第三拉曼散射光時，則須調整第一濾光裝置20及第二濾光裝置30之位置，使多波長光束101由分光鏡24入射第一濾光裝置20，來自第二物鏡42之第三拉曼散射光SRS3、共軛焦第三拉曼散射光由穿透式光柵34入射第二濾光裝置30。
雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本 創作，任何於其所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置
10‧‧‧多波長光源裝置
11‧‧‧第一光源
12‧‧‧第二光源
13‧‧‧第三光源
14‧‧‧反射鏡
15‧‧‧雙色分光鏡
16‧‧‧雙色分光鏡
17‧‧‧反射鏡
20‧‧‧第一濾光裝置
21‧‧‧移動平台
22‧‧‧分光鏡
23‧‧‧分光鏡
24‧‧‧分光鏡
25‧‧‧帶距濾光片
26‧‧‧帶距濾光片
27‧‧‧帶距濾光片
30‧‧‧第二濾光裝置
31‧‧‧移動平台
32‧‧‧穿透式光柵
33‧‧‧穿透式光柵
34‧‧‧穿透式光柵
35‧‧‧濾光片
36‧‧‧濾光片
37‧‧‧濾光片
38‧‧‧耦合透鏡
39‧‧‧電荷耦合元件(CCD)
41‧‧‧第一物鏡
42‧‧‧第二物鏡
43‧‧‧針孔
51‧‧‧反射鏡
52‧‧‧反射鏡
53‧‧‧反射鏡
54‧‧‧可移動分光鏡
55‧‧‧可移動分光鏡
56‧‧‧顯微鏡
57‧‧‧移動平台
58‧‧‧照相機
59‧‧‧白光源

Claims (8)

  1. 一種共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置包括：一多波長光源裝置，該多波長光源裝置發出一多波長光束射向一測試樣品；一顯微鏡設置於該測試樣品之一側；一第一物鏡設置於該多波長光源裝置之一側；一第二物鏡設置於該第一物鏡之一側；一針孔設置於該第一物鏡與該第二物鏡之間，該針孔之孔徑大小可調整；以及一電荷耦合元件(CCD)設置於該第二物鏡之一側，用以接收該測試樣品所被激發出之一拉曼散射光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置，其中該多波長光源裝置包括一第一光源、一第二光源以及一第三光源。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置，其中該第一光源發出一第一光束，該第一光束之波長為785nm，該第二光源發出一第二光束，該第二光束之波長為633nm，該第三光源發出一第三光束，該第三光束之波長為532nm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置，其更包括一第一濾光裝置，該第一濾光裝置設置於該多波長光源裝置與該第一物鏡之間，該第一濾光裝置可調整位置，以讓不同波長的光束通過。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置，其更包括一第二濾光裝置，該第二濾光裝置設置於該第二物鏡與該電荷 耦合元件(CCD)之間，該第二濾光裝置可調整位置，以讓不同波長的光束通過。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置，其更包括一照相機設置於該顯微鏡之一測，該照相機用以擷取該測試樣品之影像。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置，其更包括一白光源設置於該照相機之一測，該白光源發出一白光束用以照射該測試樣品。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之共軛焦多波長光源穿透式分光拉曼裝置，其更包括一耦合透鏡設置於該第二物鏡與該電荷耦合元件(CCD)之間，使該測試樣品所被激發出之該拉曼散射光經由該耦合透鏡聚焦入射該電荷耦合元件(CCD)。
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CN110455804A (zh) * 2018-05-08 2019-11-15 南京简智仪器设备有限公司 用于钻石鉴定的光学综合测试装置
CN111175957A (zh) * 2020-02-26 2020-05-19 东莞伊莱智能科技有限公司 一种共轭焦多波长光源穿透式分光拉曼装置

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