[實用新型]一種拉曼光譜測量實驗裝置

有效

• 申請號: 201620180706.5
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN205384224U
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 周穎;馬寧;劉玉鳳;陸怡思;周鵬磊;王瑞松;郭東;郭維振;劉榮華;董琳琳
• 申請（專利權）人: 北京杏林睿光科技有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種拉曼光譜測量裝置，特別涉及一種教學實驗用的拉曼光譜測量裝置。

背景技術

拉曼效應由印度物理學家拉曼發現，指光波在被散射后頻率發生變化的現象。光照射到物質上發生彈性散射和非彈性散射，彈性散射的散射光是與激發光波長相同的成分（瑞利散射光），非彈性散射的散射光有比激發光波長長的和短的成分（拉曼散射光），拉曼光譜分析方法是對與激發光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面的信息，并應用于分子結構研究的一種分析方法，散射光頻率的變化取決于散射物質的特性，不同原子團振動的方式是唯一的，因此可以產生特定頻率的散射光，其光譜就稱為“指紋光譜”，可以照此原理鑒別出組成物質的分子種類。

拉曼散射屬于微光探測，在測量時需要注意避免信號的背景噪聲，由激光引起的熒光往往是最普遍遇到的背景光來源，熒光背景強度與激發光頻率即物質分子的選擇性吸收有關，熒光光譜一般從外觀上要比拉曼峰寬很多，看起來就像拉曼光譜緩慢變化的基線，對于有些物質，即使濃度很低，其產生的熒光背景也會比整體材料產生的拉曼光譜還要強，通過采用較長波長的近紅外激光可以將熒光背景相對降低，有利于拉曼特征信號的提取，但是由于拉曼信號的強度與激發波長的4次方成反比，拉曼信號也會相應變弱，因此在實際測量中必須結合檢測對象來選取激光光源的波長。

目前，拉曼光譜分析由于具備檢測速度快、無損檢測等突出的優勢，已被廣泛應用于食品安全、生物醫藥、公共安全、材料科學、珠寶鑒定、地質探礦、環境檢測等領域。近來，國內不少院校開始開設光譜檢測的相關課程以滿足光譜產業化發展的人才需求，而拉曼光譜作為光譜檢測的一種方法，其過程涵蓋了激光器原理、光譜測量及分析方法、光譜儀工作原理及使用方法等知識點，對光電領域的學生是一個極好的實踐機會，然而市場上的拉曼檢測設備集成度太高，不利于學生認知和提高操作能力，真正適合實驗教學的產品仍然是一個市場空白。

發明內容

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種拉曼光譜測量實驗裝置，該裝置具有很好的可操作性，并且配置了多波長輸出的激光光源，利于學生全面認知拉曼光譜測量的原理及方法。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：一種拉曼光譜測量實驗裝置，其特征在于：包括控制模塊、多波長激光器、拉曼探頭、光譜儀和頻譜觀測裝置；控制模塊與多波長激光器相連用于提供驅動電流并切換輸出波長，多波長激光器與拉曼探頭的激發端光纖連接，拉曼探頭用于傳輸激光聚焦照射到待測樣品上并反向收集和過濾樣品產生的拉曼散射光，拉曼探頭的接收端光纖與光譜儀連接，光譜儀用于采集拉曼散射信號，頻譜觀測裝置與光譜儀相連用于拉曼光譜的顯示。

其中，所述多波長激光器為可以輸出至少兩個固定波長的窄線寬半導體激光器，它包括至少兩個波長的激光器芯片，其前端安裝有快軸準直鏡和慢軸準直鏡，激光器芯片發出的光經過快慢軸準直后入射到透射式體布拉格光柵上，形成反射光部分和透射光部分，反射光部分沿原路返回到激光器芯片腔內形成外腔反饋，透射光部分的譜線寬度被壓窄并入射到對應光路上的反射鏡上，反射鏡的位置可調，使各光路的透射光部分均能同時進入聚焦透鏡，最終耦合進入光纖中輸出。

上述的控制模塊通過多波長激光器內部安裝的熱敏電阻監控激光器芯片的溫度，并通過制冷器對激光器芯片進行加熱或制冷。

上述的拉曼探頭的激發端光纖和接收端光纖均安裝有光纖接頭，光纖接頭通過適配器與多波長激光器和光譜儀進行連接。

上述的光譜儀通過USB接口與頻譜觀測裝置進行連接。

上述的頻譜觀測裝置具有存儲標準拉曼光譜數據庫的存儲器，可將獲得的拉曼光譜在數據庫內進行匹配。

本實用新型的有益效果是：本實驗裝置具有很好的可操作性，學生在對設備進行連接、調節及設置測量參數的過程中，能夠充分的接受其中的原理知識，同時本實驗裝置采用了多波長激光器，學生可以針對不同樣品選取不同波長進行激發，通過對比得到的拉曼光譜，觀測激發波長對熒光背景噪聲、光譜激發效率的影響及規律，還可以利用標準數據庫對被測樣品進行物質鑒別，本實驗裝置適用于光譜學特別是拉曼光譜學的實驗教學，填補了市場空白。

附圖說明

圖1為本實用新型的拉曼光譜測量實驗裝置結構組成圖。

圖中，1為控制模塊；2為多波長激光器；2-1為激光器芯片；2-2為快軸準直鏡；2-3為慢軸準直鏡；2-4為體布拉格光柵；2-5為反射鏡；2-6為聚焦透鏡；2-7為光纖；3為拉曼探頭；4為待測樣品；5為光譜儀；6為頻譜觀測裝置。