[發明專利]一種微型拉曼光譜儀

無效

• 申請號: 201110266677.6
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102998295A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 林志強;吳礪;林磊;李俊梅;代會娜;任策;劉鴻飛
• 申請（專利權）人: 福州高意光學有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 福建煉海律師事務所 35215
• 代理人: 許育輝

技術領域

本發明涉及光學檢測儀器領域，尤其涉及一種微型拉曼光譜儀。?

背景技術

拉曼光譜反映了分子結構中原子的振動特征，被稱為分子的指紋光譜。拉曼檢測技術作為一種無與倫比的、有力的分析手段，具有無損測量、檢測速度快、制樣簡單、可實現現場檢測等優點，有望應用于現實的生產和生活中。但是，由于拉曼散射的強度很弱，其強度是瑞利散射光強度的10^-6~10^-3倍，因此，拉曼光譜儀的結構一般比較復雜，并且價格昂貴，動輒百萬人民幣，這些阻礙了拉曼光譜在實際檢測中的應用，拉曼光譜儀器的小型化和簡單化將是未來的發展方向。

如圖1為拉曼光譜儀的工作原理圖，各模塊按實現的功能可分為：獲取拉曼信號的探頭光路模塊1、分光光路模塊2和電子控制部分。拉曼光譜儀的體積主要由探頭光路模塊1和分光光路模塊2決定，因此，拉曼光譜儀的微型化問題主要是解決這兩個光路模塊的微型化問題。

目前，采用光柵分光的微型拉曼光譜儀得到了一定的發展，較傳統的拉曼光譜儀，微型拉曼光譜儀需要解決微型化和集成化的問題。微型化的拉曼光譜儀在工作原理上與傳統的光譜儀相同，所以無論以何種形式實現微型化，系統都必須包含拉曼光譜儀的基本組成。一般而言，系統的微型化有兩種途徑：第一，將各部分集成加工，僅利用一個或較少的元件來實現所有的功能；第二，采用微型化的元件和系統結構來實現整體系統的微型化。本發明結合這兩種途徑的特點，實現光譜儀的微型化設計。?

發明內容

為克服上述問題，本發明提出一種體積小、攜帶方便、成本低的微型拉曼光譜儀，可廣泛應用于食品安全檢查、生物醫療、寶石鑒定、文物鑒定、刑事鑒定、公共安全、地質探礦、材料科學和環境監測等領域。

為達到上述目的，本發明所提出的技術方案為：一種微型拉曼光譜儀，包括探頭光路模塊、分光光路模塊和電子控制部分，所述探頭光路模塊為一集成有激光器的準直濾波系統；所述分光光路模塊集成有入射狹縫、凹面全息反射光柵和CCD探測器，所述CCD探測器位于凹面全息反射光柵的焦平面上；所述入射狹縫與CCD探測器分別處于分光光路的共軛面上。

進一步的，所述分光光路模塊還包括用于折疊光路的反射鏡。

進一步的，所述分光光路模塊還包括一機械模具，入射狹縫、凹面全息反射光柵和CCD探測器固定于機械模具的相應位置；或者，該分光光路模塊為一棱鏡結構，所述入射狹縫、凹面全息反射光柵和反射鏡加工于該棱鏡結構上，所述CCD探測器貼于凹面全息反射光柵的焦平面上。

進一步的，所述棱鏡結構為一實心棱鏡，或者為多片反射鏡膠合的中空結構。

進一步的，信號光在所述實心棱鏡內多次反射，該實心棱鏡對應于凹面全息反射光柵的次級衍射光的反射面處鍍增透膜。或者，信號光在所述中空結構內多次反射，該中空結構對應于凹面全息反射光柵的次級衍射光的角度方向上不設置反射鏡，或者在該次級衍射光的反射面處鍍增透膜。

進一步的，所述準直濾波系統還包括一準直系統、45°二向色鏡、長波通濾波片、信號收集透鏡和聚焦透鏡；所述45°二向色鏡反射激光器發射的光，透射其他波長的光；所述激光器發射的光經準直系統準直后照射到45°二向色鏡上，由45°二向色鏡反射后經信號收集透鏡聚焦后照射到待測樣品上；激發出的拉曼信號光經信號收集透鏡聚焦收集后透過45°二向色鏡和長波通濾波片后，經聚焦透鏡會聚進入分光光路模塊。

優選的，所述激光器為TO封裝的785nm波長的半導體激光器。

本發明的有益效果：本發明的一種微型拉曼光譜儀，基于平場凹面全息反射光柵分光，采用反射鏡將光路折疊，并將拉曼信號的激發光源與整個準直濾波系統集成在一個模塊中，在保持較高的光譜分辨率的情況下進一步縮小了光路的體積；根據實際光路的特點采用模塊化設計，方便了光路的調節，增加了系統的可靠性，適合批量化生產；具有體積小、攜帶方便、成本低等優點。

附圖說明

圖1為本發明中拉曼光譜儀的結構原理圖；

圖2為本發明的拉曼光譜儀的分光光路模塊示意圖；

圖3為本發明的拉曼光譜儀中光路折疊的分光光路模塊示意圖；

圖4為本發明的拉曼光譜儀的探頭光路模塊示意圖。

標號說明：1.探頭光路模塊；101.激光器；102.準直系統；

103.45°二向色鏡；104.信號收集透鏡；105.長波通濾波片；