[發明專利]一種基于液芯波導的拉曼光譜測試系統

在審

• 申請號: 201510046205.8
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104614363A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 于永愛;呂超;陳娟
• 申請（專利權）人: 上海如海光電科技有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 俞宗耀;朱逸

技術領域

本發明涉及光譜檢測技術，特別是涉及一種基于液芯波導的拉曼光譜測試系統的技術。

背景技術

入射光子將電子激發到一個高能的虛態（virtual?state），電子隨即退激發到一個低能態，發出散射光子。若電子的初態與末態的能級相同，那么散射光子與入射光子能量相等，稱為瑞利散射；而電子初態與末態能級不同，那么散射光子與入射光子能量相異，稱為拉曼散射。末態能級高于初始能級時，為斯托克斯拉曼散射；末態能級低于初始能級時，為反斯托克斯散射。斯托克斯和反斯托克斯散射的強度比率取決于處于基態或激發振動態的分子數量，可用Bolzmann方程計算。電子在通常溫度范圍內，最可能處于其最低的能態，因而斯托克斯散射比反斯托克斯散射更加常見，拉曼光譜儀一般僅測量斯托克斯拉曼散射。拉曼光譜是一種振動譜形式，即能量躍遷產生于分子的振動。因為振動與官能團（functional?group）相關，當躍遷能量描繪成譜圖時，可用來識別分子。

現有拉曼光譜測量系統一般包括激光光源、光收發探頭、光譜儀，其中的激光光源作為拉曼信號的激發光源，被光收發探頭的透鏡聚焦后照射到被測樣品表面，光收發探頭是對激發光進行濾波、聚焦，并對拉曼信號光進行收集、濾波，然后傳輸到光譜儀，光譜儀用來色散拉曼信號光，探測不同波長處的拉曼信號強度。

現有拉曼光譜測量系統中，激發光是聚焦后照射到被測樣品的，是單點激發拉曼信號，絕大部分的激發光都被銳利散射掉，沒有充分利用，而且激發光聚焦成點照射到樣品表面，所產生的拉曼信號光以激發光照射點為中心向四周輻射，而探頭的拉曼光收集系統受限于其透鏡的NA和工作距離限制，只能收集很小的一個范圍角內的拉曼輻射信號，因此使本就比較微弱的拉曼信號更加微弱，難于探測；因此，激發光與樣品的作用距離較短，拉曼信號的產出效率及收集效率都較低，使系統檢測靈敏度較差，難以檢測低微濃度樣品。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種拉曼信號的產出效率及收集效率高，因而系統檢測靈敏度高，能用于檢測低微濃度樣品的基于液芯波導的拉曼光譜測試系統。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種基于液芯波導的拉曼光譜測試系統，包括光柵光譜儀、激光光源、光收發探頭；

所述光收發探頭包括拉曼激發光光纖頭、光源側準直透鏡、第一聚焦透鏡、第二聚焦透鏡、窄帶濾光片、第一長通濾光片、第二長通濾光片、第三長通濾光片、全反射鏡、拉曼接收光纖頭；

其特征在于：還包括液芯波導樣品池；

所述液芯波導樣品池包括密封室，及內置于密封室內的液芯波導管，密封室上具有一個與液芯波導管的一端管口正對的檢測窗，液芯波導管正對檢測窗的一端為液芯波導管的檢測端；

該系統具有兩條光路，其中的一條光路為激發光路，另一條光路為檢測光路；

其中的激發光路的光路結構為：從激光光源出發，依次經拉曼激發光光纖頭、光源側準直透鏡、窄帶濾光片、第一長通濾光片、第一聚焦透鏡、密封室的檢測窗，到達液芯波導管的檢測端；

其中的檢測光路的光路結構為：從液芯波導管的檢測端出發，依次經密封室的檢測窗、第一聚焦透鏡、第一長通濾光片、第二長通濾光片、全反射鏡、第三長通濾光片、第二聚焦透鏡、拉曼接收光纖頭，到達光柵光譜儀。

進一步的，所述密封室上開設有連通液芯波導管管腔的注液口、出液口、抽氣口。

進一步的，所述光收發探頭內裝有用于吸收殘余拉曼激發光的激發光吸收片。

本發明提供的基于液芯波導的拉曼光譜測試系統，利用液芯波導管提高了激發光與樣品的作用距離，使激發光在光波導內持續與樣品作用，提高了激發光的利用效率，有效提高了拉曼信號的產出效率，激發的拉曼信號在液芯波導管內疊加增強，并通過液芯波導管輸出，顯著提高了激發拉曼信號的收集效率，有效提高了系統檢測的靈敏度，使以往較難探測的拉曼信號很容易檢測，能用于檢測低微濃度樣品。

附圖說明

圖1是本發明實施例的基于液芯波導的拉曼光譜測試系統的結構示意圖；

圖2是本發明實施例的基于液芯波導的拉曼光譜測試系統中的光收發探頭的結構示意圖；

圖3是本發明實施例的基于液芯波導的拉曼光譜測試系統中的液芯波導樣品池的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖說明對本發明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本發明，凡是采用本發明的相似結構及其相似變化，均應列入本發明的保護范圍。