[發明專利]一種拉曼光譜波數及強度實時校正方法

有效

• 申請號: 201510621878.1
• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN105181672B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 王巧云;李志剛;馬振鶴
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01J3/44
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙)21241
• 代理人: 屈芳

技術領域

本發明涉及一種拉曼光譜波數及強度校正方法，通過將外參照物與光纖復用技術實現拉曼光譜波數及強度穩定的方法，屬于拉曼光譜測量技術領域。

背景技術

當光照射到某些物質上時，散射光中除了與入射光頻率相同的譜線外，還有一小部分強度極弱、頻率發生變化(即頻率增加或減少)的譜線，這一現象稱為拉曼效應，也稱為拉曼光譜。拉曼光譜是反應分子振動及轉動信息的非彈性散射，所以拉曼光譜也屬于分子光譜。由于拉曼光譜具有頻率及強度、偏振等標志著散射物質的特點，使得拉曼光譜成為研究物質結構分析測試的主要手段。但因為拉曼光強較弱(約為入射光強的10^-6)，并要求無色、無塵埃、無熒光，以及上世紀30年代紅外光譜技術的進步和商品化使得拉曼光譜的應用一落千丈。直到上世紀60年代激光技術的發展使拉曼技術得以復興，由于激光束的高亮度、方向性和偏振性等優點，成為拉曼光譜的理想光源。

高質量的拉曼光譜對于后續的定性、定量分析至關重要。在利用拉曼光譜對樣品進行分析時，雖然無需對樣品進行預處理，但是拉曼光譜易受到外界的干擾，如：激光機拉曼散射光的發射噪聲、CCD探測器的散粒噪聲、暗電流噪聲、樣品或容器的熒光和磷光北京、周圍環境的黑體輻射、環境中涉嫌導致的尖峰等等。這些將直接導致拉曼光譜的譜峰或強度發生變換，使得后續的分析結果的不準確性及不穩定性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種拉曼光譜波數及強度實時校正方法，該方法基于外參照物及光纖復用技術，實現拉曼光譜波數及強度實時穩定，解決拉曼光譜受到外界的干擾，從而造成后續的分析結果的不準確性及不穩定性的問題。

本發明是這樣實現的，一種拉曼光譜波數及強度實時校正方法，包括的步驟如下：

1)設置外參照光纖與測量光纖放置在相同位置，使外參照光纖與測量光纖處于相同的環境下，檢測參考物質的拉曼光譜信號，測量光纖測量待檢測物質的拉曼光譜信號后，兩束光纖返回的信號輸送到FT拉曼光譜儀；

2)將外參照光纖傳輸的拉曼光譜信號獲得的波峰位置及波峰強度作為參照，對測量光纖獲得的拉曼光譜信號進行波數及強度信號進行校正；

3)對校正后的待測物質拉曼光譜信號進行預處理，實現定性及定量分析。

2、按照權利要求1所述的拉曼光譜波數及強度實時校正方法，其特征在于，所述測量光纖和外參照光纖并排放置。

進一步地，步驟2)中波數校正的計算過程為：通過參考光纖探頭的拉曼光譜信號與標準光譜進行比較，獲得波數校正曲線方程：v＝v₀+Dv·r，其中v為參考光纖探頭獲得拉曼光譜波數，v₀為標準光譜的拉曼光譜，Dv為波數變化率，r為外界擾動因素，通過校正方程對測量光纖探頭的拉曼光譜進行波數校正。

進一步地，對于強度校正過程為：通過參考光纖探頭獲得的特定波數的光譜強度，然后與標準光譜強度進行比較，獲得強度校正曲線I(v)＝I₀(v)(1+DI)，其中I(v)為參考光纖探頭的光譜強度，I₀(v)為標準光譜強度，DI為光強變化率，然后將測量光纖獲得的拉曼光譜與強度校正曲線進行除法運算，進行強度校正。

進一步地，步驟1)中，采用光纖復用技術，利用光開關在同一束光纖交替獲得兩路拉曼光譜信號。

進一步地，步驟1)中，利用雙光纖探測系統同時獲得兩路拉曼光譜信號。

本發明與現有技術相比，有益效果在于：與現有拉曼光譜波數穩定技術相比，本發明的基于外參照物及光纖復用方法實現拉曼光譜波數及強度實時穩定的方法，能夠通過波分復用技術或者雙探測頭結構實現兩路拉曼光譜信號的傳輸：一路為測量信號，一路為參考信號，通過參考信號實現測量拉曼信號波數及強度的實時穩定。

本發明基于外參照物法實時拉曼光譜波數及強度校正的方法，能夠消除外界因素(如外界環境變換，光源不穩定)導致的波數及強度漂移，獲得更穩定的拉曼光譜信號。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

一種拉曼光譜波數及強度實時校正方法，包括：

(一)系統搭建：