[發明專利]一種便攜式可調節的拉曼探頭

有效

• 申請號: 201410061973.6
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103776815A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 殷磊;蔡圣聞;姜曉冰;邵世海;馬康
• 申請（專利權）人: 南京派光信息技術有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01J3/44
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝;朱芳雄

技術領域

本發明涉及一種光學設備，尤其是一種激光拉曼探頭。

背景技術

自從1928年印度科學家拉曼(C.V.Raman)發現拉曼散射現象以來，激光拉曼光譜檢測技術作為一種光譜分析技術，因其能能夠提供快速、簡單、可重復且更重要的是無損傷的定性定量分析，被廣泛應用于各種化學物質的檢驗，如司法鑒定、安全檢查、珠寶鑒定、晶體研究以及藥品鑒定。拉曼光譜技術與紅外光譜技術可以互相補充，其主要的優點體現于以下幾點：第一、激光拉曼光譜檢測技術無需樣品制備過程，對樣品形狀、大小、溫度、狀態要求低，可在固體、液體、氣體、溶液等物理狀態下測量；對樣品量要求極少，可適于微量和痕量樣品分析；第二、拉曼散射采用光子探針，是一種無損探測技術，適合對那些稀有或珍貴的樣品進行分析；第三、水是很弱的拉曼散射物質，因此可直接測量水溶液樣品的拉曼光譜而無需考慮水分子振動的影響，特別適合于液態爆炸品、毒品等違禁品的檢測，也是激光拉曼光譜的最顯著的優勢所在。第四、激光拉曼光譜成像快速、簡便，分辨率高，儀器特性穩定，使用簡單，維護成本低，非常適合用于公安反恐禁毒以及公共安全事業。

通常，激光拉曼光譜檢測系統由三部分組成：激光器、拉曼探頭和光譜分析儀。激光器發出的光束經過拉曼探頭準直聚焦照射到被激發的物質上，散射的拉曼光再次經過拉曼探頭接收濾波后，由光譜分析儀來進行拉曼光譜分析，從而確定物質的化學結構、相和形態、結晶度和分子相互作用的詳細信息。

在激光拉曼光譜檢測系統中，拉曼探頭作為光束的準直激發、散射光的收集、微弱拉曼散射光濾波提取、雜散光的屏蔽的功能，具有非常重要的作用。它在一定的程度上直接決定了系統的性能和準確性。目前，市場上已經有種商用的拉曼探頭出售，其主要的結構形式都是參照美國幾個大公司（如Dilor、InPhotonics、Visionex等）雙光纖共焦同軸的后向散射方式，即激發光和散射光具有共同的光路，只是通過雙色鏡將散射光聚焦到另一根光纖中進行接收。這種探頭結構形式由于采用了共焦同軸的形式，大大的簡化了探頭的結構和提高系統的效率，成為市場最受歡迎的拉曼探頭。隨著市場不同應用領域的需求，在上述的結構形式上各種各樣的探頭不斷的涌現。如專利CN201110454592.0提出了一種手持式的拉曼探頭，充分考慮拉曼緊湊的結構形式和光源的穩定性控制；專利CN00105918針對醫學中應用的綜合技術領域中，提出了單路近紅外激光發射探頭和同時接收該發射探頭的出射光的雙路光接收探頭；專利CN203132699U提出了一種與拉曼檢測探頭配合使用的拉曼信號增強裝置，通過與傳統拉曼檢測探頭配合使用，實現較好的拉曼信號增強效果；專利201310010207由鍍金屬膜的四棱錐微尖結構及其尖端的金屬納米顆粒組成二次增強的表面增強拉曼探頭，克服了傳統的拉曼探測器的增強因子不高的問題，也實現了高靈敏的表面增強拉曼探測；專利CN201020297277，提出了空間偏離拉曼光譜探頭，非常理想的解決了拉曼效應較弱的問題，大大改善了信號采集與處理的效果。但是這些專利都是針對一個特定的應用環境來進行探頭的設計，不具備針對不同應用場合和探測物質的結構形態來選擇合適探頭的可調節性和靈活性，限制了整個拉曼探測系統的普適性，從而限制整個市場的發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：現有激光拉曼光譜檢測系統中，拉曼探頭不能夠普遍適用于各種應用環境，不能針對應用場合和探測物質的結構形態來選擇合適探頭，普適性較差。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種便攜式可調節的拉曼探頭，包括一體化外殼、發射光纖端口、接收光纖端口、接收聚光透鏡、發射聚光透鏡、帶通濾波片、長通濾波片、反射鏡、雙色鏡和激光發射/接收探頭，一體化外殼內設有發射通道和接收通道，發射光纖端口、發射聚光透鏡、帶通濾波片和雙色鏡依次設置在發射通道內，雙色鏡傾斜安裝在發射通道的末端，接收光纖端口、接收聚光透鏡、長通濾波片和反射鏡依次設置在接收通道內，反射鏡傾斜安裝在接收通道的末端，且反射鏡的反射面與雙色鏡相對應，激光發射/接收探頭可拆卸地安裝在一體化外殼上，發射光纖端口、發射聚光透鏡、帶通濾波片、雙色鏡和激光發射/接收探頭構成發射光路，激光發射/接收探頭、雙色鏡、反射鏡、長通濾波片、接收聚光透鏡和接收光纖端口構成接收光路。