[發明專利]一種集成化、可成像式便攜激光拉曼光譜檢測儀

在審

• 申請號: 201510334471.0
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN104931479A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 徐蔚青;陳雷;徐抒平;耿乙迦;陳剛;田中群;劉向源;王海龍;趙冰;周向華
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王淑秋;王恩遠

技術領域

本發明屬于便攜式分析儀器技術領域，具體涉及一種采用激光拉曼光譜技術的集成度高、具有成像功能的便攜式分析儀器。

背景技術

便攜分析儀：便攜分析儀通過高度集成化的工業設計、超高靈敏度的檢測設備和高穩定性的檢測器件的聯合運用，將傳統的實驗室檢測手段與大型設備轉變成便攜式且易于操作的微型化分析儀。其具有穩定性高、響應速度快、便于操作、易于攜帶、應變能力強等特點。便攜分析儀在工程作業監控、安全檢查、寶石勘探等領域有著廣泛的應用前景。

激光拉曼光譜：激光拉曼光譜提供物質的分子層面上的信息，在鑒定物質成分、界定內部分子結構上，有著重大的應用。激光拉曼光譜具有多項技術特點：(1)激光拉曼是一種免標記的、可以實現組分分析的高信息量分析手段；(2)易于多項技術方法結合，激光拉曼光譜可以搭配其他的檢測手段進行更加細致的定量分析，如原子力顯微鏡、質譜等。激光拉曼光譜結合表面增強拉曼散射技術(SERS)，甚至可以實現單分子水平的檢測，使之能作為一種超高靈敏度的檢測手段被廣泛應用。

市場上的便攜分析儀器所采用的分析方法呈多樣化趨勢。常見的便攜式分析儀所應用的傳感檢測手段有很多，諸如半導體傳感、電化學式傳感、催化燃燒式傳感、光電離式傳感、光譜傳感等。常見的便攜分析儀應用的光譜傳感手段有X射線熒光光譜、紅外光譜、熒光光譜、拉曼光譜等。商品化的便攜式拉曼光譜分析儀在國際市場上發展迅速，例如美國海洋公司公司的IDRaman?mini光譜儀系列，以及BWTEK公司的NanoRam光譜儀系列。其便攜式拉曼光譜分析儀的設計理念還是將小型化的拉曼光譜儀與光纖探頭結合，并不能稱為一體化的分析儀器。

對于可成像的便攜式拉曼光譜檢測儀，需要實現以下要求：

1.顯微成像光路與拉曼光譜激發、采集光路一體化設計，減少眾多器件帶來的機械誤差影響。

2.集成模塊化設計。在保證儀器功能實現、高靈敏度的同時，集成模塊化的設計提高了儀器自身的穩定性，提高了光學儀器本身嚴格要求的精密程度。

發明內容

本發明的目的是提供一種采用激光拉曼光譜技術的集成度高、具有成像功能的便攜式分析儀器(實施例中所述儀器的典型尺寸為：長28cm，寬7cm，高19cm)。其由安裝在儀器框架內的激光管(3)、機械位移模塊、電機與光源供電模塊(7)、集成光路模塊(8)(包括搭載高分辨率CCD的成像光路與拉曼信號激發與收集光路)和高靈敏度微型光譜儀(5)五部分組成，以集成光路模塊(8)中物鏡豎直向上方向為儀器正常使用擺放位置。

機械位移模塊由一部微型直流電機(6)和一個精細位移臺(SIGMA?KOKI公司TSDS-651S-M6精細位移臺，位移范圍13mm)(2)組成，微型直流電機(6)豎直固定在精細位移臺(2)的側面，集成光路模塊(8)固定在精細位移臺(2)上。微型直流電機(6)在旋轉時，上方伸縮柱可以做范圍為10mm的上下運動，在微型直流電機(6)的帶動下，精細位移臺(2)可以實現在豎直方向10mm范圍內的精細位移調節，從而實現集成光路模塊(8)中物鏡在樣品表面的聚焦。

其中，激光管(3)與微型光纖光譜儀(5)，可以使用統一的控制軟件控制激光管的輸出功率、點亮時間、光譜儀的積分時間等。

集成光路模塊通過使用一片二向色分光鏡(美國Semrock公司，型號FF776-Di01，工作范圍：R>98％450～764nm，T>88％>789nm，其中R代表反射率，T代表透射率)將顯微成像光路、激光拉曼光譜激發與采集光路集成在一起，并搭載在精細位移臺之上使之能夠隨著精細位移臺做整體上下對焦移動，形成集成度高、具備成像功能的激光拉曼光譜儀。