[實用新型]共聚焦顯微拉曼和激光誘導擊穿光譜聯用激光光譜分析儀

有效

• 申請號: 201320817233.1
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN203606288U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 朱香平;張文松;湯潔;趙衛;段憶翔;豆西博
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/63
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

技術領域

本實用新型涉及到物質元素和分子結構分析領域，尤其是利用光譜分析法對待測樣品同一點在微米尺度上做空間分辨的元素分析和物質結構分析領域。

背景技術

近年來，激光誘導等離子體光譜技術（簡稱LIBS）由于具有高靈敏度、無需樣品預處理和實現多元素測量等優點，成為一種新的元素分析技術。具有實時、快速、現場原位檢測和多元素同時檢測，無需制樣等優點，能夠對固體、液體、氣體等多種形態物質進行化學分析。LIBS光譜儀可以測量物質元素但是不能測量樣品分子結構。

拉曼光譜（Raman）可以揭示有機和無機物質的分子和晶體的振動模式，Raman光譜儀通過拉曼光譜的頻移信息可以識別物質成分，但是不能測量樣品中的元素。

此外普通的LIBS光譜儀器需要高能量的脈沖激光器，通常需要單脈沖能量要幾十毫焦,以使激光聚焦到樣品表面產生足夠高的能量密度，激發樣品產生等離子體。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對目前的激光誘導擊穿等離子體光譜技術和Raman光譜技術各自的優點，提供一種既能測量物質元素又能測量物質分子結構的共聚焦顯微拉曼和激光誘導擊穿光譜聯用激光光譜分析儀，該分析儀共用一個光學系統，共用一套光譜儀，具有體積小，功能強等優點，并且對產生LIBS光譜和Raman光譜的激光器能量要求低，微焦量級激光器即可滿足使用。

本實用新型的技術解決方案是：

共聚焦顯微拉曼和激光誘導擊穿光譜聯用激光光譜分析儀，包括控制系統、顯微LIBS系統、顯微Raman系統、顯微成像系統以及共聚焦激光傳輸和光譜接收系統；

所述控制系統包括程序控制一體機（22）和控制電路（21）；所述程序控制一體機用于接受控制電路傳送的光譜數據并向控制電路發送控制指令；所述控制電路用于控制時間延遲、接收光譜接收系統發送的光譜數據，并控制顯微LIBS系統、顯微Raman系統和顯微成像系統；

所述顯微成像系統包括白熾燈（11）、透鏡二（12）、半透半反鏡（12）、分束鏡（14）、成像透鏡(15)、CCD相機（16）、用于放置樣品的精密三維移動平臺（19）和設置在精密三維移動平臺上方的顯微物鏡（18）；所述白熾燈發出的光通過透鏡二的擴束、半透半反鏡的反射、分束鏡的反射、顯微物鏡的聚焦后照射在樣品上，通過CCD相機對樣品表面微光結構以及激光在樣品表面聚焦光斑情況進行攝像；所述樣品反射的光通過顯微物鏡的擴束、分束鏡的反射、半透半反鏡的透射、成像透鏡匯聚后入射至CCD相機；

所述共聚焦激光傳輸和光譜接收系統包括光譜儀、ICCD相機以及依次設置在顯微物鏡上方的針孔二（7）、零度角陷波濾波片（6）、匯聚透鏡（5）、光纖探頭，所述光纖探頭通過光纖接入光譜儀，所述光譜儀輸出信號送入ICCD相機；所述ICCD相機與控制電路相連；

所述顯微LIBS系統包括固體脈沖激光器（1）、透鏡一（2）、低通濾波片（17）；所述固體脈沖激光器的輸出光經透鏡一擴束、低通濾波片反射、顯微物鏡的匯聚后在樣品表面產生LIBS光譜；

所述顯微Raman系統包括連續激光器10、依次設置在激光器輸出光路上的針孔一（9）和45度陷波濾波片（8）；所述激光器輸出光經45度陷波濾波片的反射、顯微物鏡的匯聚后在樣品表面產生Raman光譜；

所述低通濾波片、分束鏡、45度陷波濾波片自下而上依次設置在顯微物鏡和針孔二之間。

基于上述基本方案，本實用新型還做如下優化限定和改進：

上述透鏡一為平凹透鏡，其安裝位置滿足以下幾何關系：激光擴束反向延長線交點與該透鏡虛焦點重合，該透鏡光路與顯微物鏡光路形成虛共聚焦光路系統。

上述針孔二的針孔大小可調，顯微物鏡收集后的LIBS信號和Raman信號聚焦在該針孔位置，實現LIBS信號和Raman信號的顯微共聚焦探測。

上述連續激光器采用532nm或者785nm連續激光器；所述分束鏡為20：80分束鏡；所述固體脈沖激光器采用幾百微焦量級脈沖能量的1064nm?YAG固體激光器；所述光譜儀為帶時間分辨的CT或中階梯ICCD光譜儀。

本實用新型優點：