[發明專利]熒光拉曼同步塊狀物探測裝置

有效

• 申請號: 201610162489.1
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105675498B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 袁帥;李敏;曾和平
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/64;G01N21/65
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明提供了一種熒光拉曼同步塊狀物探測裝置，用于同時探測出塊狀待測物的元素組成信息和分子結構信息，包括：光源生成部，包含：激光器、使激光光束轉換為基頻光和倍頻光的非線性倍頻晶體、對基頻光和倍頻光進行分束的分束片；熒光激發部，包含：第一闊束用凹面鏡、將基頻光聚焦到塊狀待測物上使塊狀待測物的表層形成小顆粒物的第一聚焦用凸透鏡；拉曼激發部，包含：第二闊束用凹面鏡、將倍頻光聚焦到小顆粒物上的第二聚焦用凸透鏡；以及光譜探測部，包含：收集反射出的探測用光信號的收集用凹面鏡、第一光斑切割鏡組、第二光斑切割鏡組、離軸拋物面鏡、過濾單元、根據拉曼信號、熒光信號得到分子結構信息、元素組成信息的光譜分析單元。

技術領域

本發明涉及一種光譜探測裝置，具體涉及一種熒光拉曼同步塊狀物探測裝置。

背景技術

由于激光光譜技術在非接觸、高精度、低成本方面的特點，使其成為當今主流的未知物成分標定技術。現有的激光光譜技術包括：激光誘導熒光光譜技術、拉曼光譜技術、紅外光譜技術、吸收光譜技術、激光誘導反斯托克斯光譜技術、太赫茲時域光譜技術等。

其中，激光誘導熒光光譜技術作為一種常用光譜技術，雖然能將塊狀物表面破壞從而進而探測內層，但是它只能測出待測物的組成元素信息，無法探測出復雜結構。

另外，拉曼光譜技術是當今國際上最常用的用于未知物成分標定的光譜手段。它通過將一束激光照射到待測物上，然后探測散射光的拉曼光譜，最后利用拉曼頻移即可標定未知物成分。正是因為拉曼光譜技術具備待測物無須事先制備、精確、探測時間短等特殊優勢，使得它成為當今最常用的物質檢測手段。

然而，在對塊狀物體成分標定方面，拉曼光譜技術也存在較大缺陷。原因在于：1)塊狀物多為固體，分子間距離較小，導致拉曼光譜結構復雜，實際探測時往往出現多道譜線重疊的情況，極難分辨；2)塊狀物表面成分和內部成分可能不同，拉曼光譜技術只能探測塊狀物體表面成分；3)現有拉曼光譜技術在探測固體時，探測時間較長，無法實現快速成分標定。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種能夠同時探測出塊狀待測物的元素組成信息和分子結構信息并且探測精度高的熒光拉曼同步塊狀物探測裝置。

本發明提供了一種熒光拉曼同步塊狀物探測裝置，用于同時探測出塊狀待測物的元素組成信息和分子結構信息，具有這樣的特征，包括：光源生成部，包含：用于產生激光光束的激光器、設置在激光光束的光路上用于使激光光束轉換為基頻光和倍頻光的非線性倍頻晶體、以及用于對基頻光和倍頻光進行分束的分束片；熒光激發部，設置在基頻光的光路上，包含：用于對基頻光進行闊束的第一闊束用凹面鏡、以及將闊束后的基頻光聚焦到塊狀待測物上使得塊狀待測物的表層被剝離從而形成復數個小顆粒物的第一聚焦用凸透鏡；拉曼激發部，設置在倍頻光的光路上，包含：用于對倍頻光進行闊束的第二闊束用凹面鏡、以及將闊束后的倍頻光聚焦到小顆粒物上的第二聚焦用凸透鏡；以及光譜探測部，包含：對基頻光和倍頻光反射出的包含熒光信號和拉曼信號的探測用光信號進行收集的收集用凹面鏡、將收集到的探測用光信號切割為復數個條狀光斑的第一光斑切割鏡組、對切割后得到的條狀光斑進行整形的第二光斑切割鏡組、對整形后的條狀光斑進行聚焦的離軸拋物面鏡、用于過濾出熒光信號和拉曼信號的過濾單元、根據拉曼信號得到分子結構信息并根據熒光信號得到元素組成信息的光譜分析單元。

在本發明提供的熒光拉曼同步塊狀物探測裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，過濾單元包含：帶通濾波片和衰減片，帶通濾波片濾掉基頻光和倍頻光，僅讓拉曼信號通過，衰減片使熒光信號衰減后通過。

在本發明提供的熒光拉曼同步塊狀物探測裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，光譜分析單元包含：用于對拉曼信號和熒光信號中的光束進行分散處理的光譜儀、以及對分散處理后的光束進行成像以得到特征光譜并進一步得到分子結構信息和組成元素信息的增強電荷耦合器件。