[實(shí)用新型]基于腔外諧振腔技術(shù)的拉曼光譜增強(qiáng)裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320677152.6
• 申請(qǐng)日: 2013-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203658266U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣書波;趙天琦;朱倩;王暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州拉曼檢測(cè)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/65
• 分類號(hào): G01N21/65
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種拉曼光譜增強(qiáng)裝置，尤其涉及一種基于腔外諧振腔技術(shù)的拉曼光譜增強(qiáng)裝置；同時(shí)，本實(shí)用新型還涉及一種基于腔外諧振腔技術(shù)的拉曼光譜增強(qiáng)系統(tǒng)。本實(shí)用新型用于拉曼光譜儀實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)氣體、液體或氣液混合物質(zhì)組分時(shí)的拉曼光譜效應(yīng)的增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)在線拉曼光譜在檢測(cè)較低組分物質(zhì)時(shí)，準(zhǔn)確的進(jìn)行定性定量分析。

背景技術(shù)

拉曼散射是指光通過(guò)介質(zhì)時(shí)由于入射光與分子運(yùn)動(dòng)相互作用而引起光的頻率變化，1928年由印度物理學(xué)家錢德拉塞卡拉·拉曼發(fā)現(xiàn)。拉曼光譜分析技術(shù)是一種以拉曼散射效應(yīng)為基礎(chǔ)的非接觸式光譜分析技術(shù)，它能對(duì)物質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性、定量分析。拉曼光譜測(cè)量速度快，應(yīng)用拉曼光譜分析可以做到原位實(shí)時(shí)測(cè)量，有利于過(guò)程控制的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。從1928年到1940年，拉曼光譜一直是研究中的熱點(diǎn)，但由于拉曼效應(yīng)太弱，人們無(wú)法檢測(cè)研究較弱的拉曼散射信號(hào)，在測(cè)定時(shí)要求樣品體積足夠大、無(wú)色、無(wú)塵埃、無(wú)熒光等。這些缺點(diǎn)很大程度上制約了拉曼光譜的進(jìn)一步研究及實(shí)際應(yīng)用，因此隨著40年代紅外光譜技術(shù)的進(jìn)步和商業(yè)化，拉曼光譜的地位受到了極大的削弱。由于拉曼散射光太微弱，科學(xué)家?guī)资陙?lái)很難將拉曼散射付諸于實(shí)踐。自1960年出現(xiàn)激光后，由于激光具有單色性好、能量集中、輸出功率大等特點(diǎn)、尤其是光譜輻射密度高、激光源體積小、重量輕、易自動(dòng)化操作等優(yōu)點(diǎn)，故而很快將激光用于拉曼光譜儀的激發(fā)光源，從而使拉曼光譜獲得了新的起點(diǎn)。采用激光作為單色光源，將樣品分子激發(fā)到某一虛態(tài)，隨后受激分子躍遷到一個(gè)與基態(tài)不同的振動(dòng)能級(jí)，此時(shí)，散射輻射的頻率將與入射頻率不同。這種頻率變化與基態(tài)和終態(tài)的振動(dòng)能級(jí)差相當(dāng)。這種“非彈性散射”光就稱之為拉曼散射。拉曼光譜的優(yōu)點(diǎn)在于它的快速，準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)通常不破壞樣品(固體、半固體、液體或氣體)，樣品制備簡(jiǎn)單甚至不需樣品制備。

現(xiàn)在的拉曼光譜檢測(cè)完全可以進(jìn)行直接針對(duì)產(chǎn)品的具體指標(biāo)進(jìn)行直接反饋控制。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際拉曼光譜定性定量分析中，拉曼譜圖信號(hào)的準(zhǔn)確獲取是整個(gè)拉曼光譜分析流程中的關(guān)鍵，只有信號(hào)的準(zhǔn)確可靠，才能談?wù)撍亩ㄐ浴⒍繙?zhǔn)確度。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)在物料低濃度、微量時(shí)，其拉曼效應(yīng)不強(qiáng)，相對(duì)拉曼信號(hào)比較微弱,從而導(dǎo)致在進(jìn)行在線拉曼監(jiān)測(cè)時(shí)的準(zhǔn)確性降低，而恰恰這些微量的物質(zhì)組分含量是在線檢測(cè)中最需要檢測(cè)的物質(zhì)。

有鑒于此，如何解決低濃度、微量物質(zhì)檢測(cè)這一拉曼光譜監(jiān)測(cè)在流程工業(yè)中應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題，是目前在線拉曼光譜儀應(yīng)用的棘手問(wèn)題，也是必須解決的問(wèn)題。本實(shí)用新型裝置就是基于諧振腔全反射原理，結(jié)合腔外倍頻技術(shù)，增強(qiáng)拉曼效應(yīng)，提供高質(zhì)量的拉曼信號(hào)，使拉曼對(duì)于低濃度物質(zhì)檢測(cè)更加準(zhǔn)確，將對(duì)流程工業(yè)的未來(lái)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種基于腔外諧振腔技術(shù)的拉曼光譜增強(qiáng)裝置，可提供高質(zhì)量的拉曼信號(hào)，使拉曼光譜對(duì)于低濃度物質(zhì)檢測(cè)更加準(zhǔn)確，將對(duì)流程工業(yè)的未來(lái)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

同時(shí)，本實(shí)用新型提供一種基于腔外諧振腔技術(shù)的拉曼光譜增強(qiáng)系統(tǒng)，可提供高質(zhì)量的拉曼信號(hào)，使拉曼光譜對(duì)于低濃度物質(zhì)檢測(cè)更加準(zhǔn)確，將對(duì)流程工業(yè)的未來(lái)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種基于腔外諧振腔技術(shù)的拉曼光譜增強(qiáng)裝置，用于液體、氣體、及氣液混合物質(zhì)在進(jìn)行在線拉曼光譜檢測(cè)時(shí)拉曼信號(hào)的增強(qiáng)；

所述裝置包括激光器、激光傳輸光纖、激發(fā)晶體、透反鏡、倍頻晶體以及諧振腔；

所述激光器為拉曼檢測(cè)提供激光光源，激光器通過(guò)激光傳輸光纖連接激發(fā)晶體，激發(fā)晶體產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的激光；

所述透反鏡經(jīng)過(guò)鍍膜處理，只允許特定頻率光通過(guò)，全反射其他波長(zhǎng)的光；倍頻晶體用于改變激光的頻率；所述諧振腔用于保證改變頻率后的激光能實(shí)現(xiàn)全反射。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述裝置包括兩個(gè)透反鏡，分別設(shè)置于倍頻晶體的兩側(cè)；透反鏡、倍頻晶體設(shè)置于諧振腔內(nèi)。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述諧振腔包括兩面互相平行的反射鏡，兩個(gè)反射鏡之間放置工作物質(zhì)，構(gòu)成這種諧振腔的兩個(gè)全反鏡為透反鏡。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述透反鏡、倍頻晶體以及諧振腔內(nèi)的全反射鏡集成在一個(gè)鍍膜晶體上，該鍍膜晶體能透射過(guò)特定頻率的激光。

一種基于腔外諧振腔技術(shù)的拉曼光譜增強(qiáng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：上述的拉曼光譜增強(qiáng)裝置、拉曼檢測(cè)器、第二光纖、拉曼光譜儀；

所述拉曼光譜增強(qiáng)裝置的諧振腔內(nèi)設(shè)置所述拉曼檢測(cè)器，拉曼信號(hào)通過(guò)第二光纖傳導(dǎo)至拉曼光譜儀進(jìn)行光譜分析。