[發明專利]一種表面增強拉曼光譜測試系統

在審

• 申請號: 201610171029.5
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105651759A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 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，特別是涉及一種表面增強式拉曼光譜測試系統的技術。

背景技術

激發光的光子將待測物質電子激發到一個高能態，高能態電子隨即躍遷到一個低能態，同時發出散射光子。若電子的初態與末態的能級相同，根據能量守恒，那么散射光子與入射光子能量相等，此現象稱為瑞利散射；若電子初態與末態能級不同，那么散射光子與入射光子能量不同，此現象稱為拉曼散射。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。因為振動與官能團相關，當躍遷能量描繪成譜圖時，即可用來識別分子。

現有拉曼光譜測量系統一般包括激光光源、探測探頭、光譜儀，其中激光光源作為拉曼信號的激發光源，激發光被探測探頭的透鏡聚焦后照射到被測樣品表面，探測探頭是對激發光進行濾波、聚焦；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，探測不同波長處拉曼信號強度。

現有拉曼光譜測量系統的缺陷在于：激發光是聚焦后照射到被測樣品，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，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表面增強式拉曼測試系統。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種表面增強式拉曼光譜測試系統，包括光柵光譜儀、激光光源、探測探頭、表面增強采樣模塊；

所述探測探頭包括拉曼激發光光纖頭、光源側準直透鏡、短波通濾光片、窄帶濾光片、45度全反射鏡、45度雙色濾光片、長波通濾光片、聚焦透鏡、拉曼接收光纖頭；

其特征在于：還包括表面增強采樣模塊，所述表面增強采樣模塊包括耦合透鏡、激光入射光纖頭、激光出射光纖頭、表面增強金屬層；

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；

所述激發光路的光路結構為：從激光光源出發，先經過拉曼激發光光纖頭，再從光源側準直透鏡的發散光入射面進入并穿過光源側準直透鏡，再依次經短波通濾光片、窄帶濾光片、45度全反射鏡、45度雙色濾光片、耦合透鏡、激光入射光纖頭、激光出射光纖頭，到達表面增強金屬層；

所述檢測光路的光路結構為：從表面增強金屬層出發，依次經激光出射光纖頭、激光入射光纖頭、耦合透鏡、45度雙色濾光片、長波通濾光片、聚焦透鏡、拉曼接收光纖頭，到達光柵光譜儀。

本發明提供的表面增強式拉曼測試系統，引入了表面增強效應，顯著提高了拉曼信號光的產出效率及收集效率，因而系統檢測靈敏度高，能用于檢測低微濃度樣品。

附圖說明

圖1是本發明實施例的表面增強式拉曼測試系統的結構示意圖；

圖2是本發明實施例的表面增強式拉曼測試系統中的探測探頭的結構示意圖。

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。

如圖1-圖2所示，本發明實施例所提供的一種表面增強式拉曼測試系統，包括光柵光譜儀1、激光光源4、探測探頭2；

所述探測探頭2包括拉曼激發光光纖頭20、光源側準直透鏡21、短波通濾光片22、窄帶濾光片23、45度全反射鏡24、45度雙色濾光片25、長波通濾光片26、聚焦透鏡27、拉曼接收光纖頭28；

其特征在于：還包括表面增強采樣模塊，所述表面增強采樣模塊包括耦合透鏡30、激光入射光纖頭31、激光出射光纖頭32、表面增強金屬層34；

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；

所述激發光路的光路結構為：從激光光源4出發，先經過拉曼激發光光纖頭20，再從光源側準直透鏡21的發散光入射面進入并穿過光源側準直透鏡21，再依次經短波通濾光片22、窄帶濾光片23、45度全反射鏡24、45度雙色濾光片25、耦合透鏡30、激光入射光纖頭31、激光出射光纖頭32，到達表面增強金屬層34；