[發(fā)明專利]用于檢測特定窄波數范圍的拉曼光譜儀

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• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107462566A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設計）人: 王允
• 申請（專利權）人: 上海合森生物科技有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 褚明偉

技術領域

本發(fā)明涉及一種拉曼光譜儀，尤其是涉及一種用于檢測特定窄波數范圍的拉曼光譜儀。

背景技術

目前，市場上使用的拉曼光譜儀，包括科研型和便攜式，一般都針對較寬的波數范圍以獲得更豐富的光譜信息。該方式下發(fā)射的激光被均勻分散，加上每一千萬個光子中才有一個光子發(fā)生拉曼散射致使拉曼信號本身較弱的固有特征，導致測量范圍內圖譜信噪比較低。為了獲得高精度的拉曼圖譜，需要采用較高的激光強度和較長的采集時間，容易造成樣品，尤其是生物樣品的破壞，以及較高的時間成本。

因此，對于選定了標志峰的拉曼應用，將檢測范圍縮小到特定波數區(qū)域的圖譜信號收集，可以顯著避免光子浪費，提高光譜靈敏度，減少測量時間，降低對樣品的傷害性。

公開號為CN107014803A的中國專利公布了一種拉曼光譜檢測裝置，所述裝置包括：激發(fā)激光器、窄帶干涉濾光片、功率衰減濾光片、輻射狀偏振光發(fā)生器、反射鏡、瑞利濾光片、顯微鏡頭、拉曼增強基底、共聚焦針孔和接收光譜儀。采用所述輻射狀偏振光發(fā)生器將所述激發(fā)激光器產生的圓柱形光束轉化為定向輻射狀偏振激光，所述定向輻射狀偏振激光經過所述拉曼增強基底的散射后產生定向分布的定向拉曼散射光，絕大部分的所述定向拉曼散射光能夠被所述顯微鏡頭接收，使得散射光的接收強度相較于漫散射光的接收強度增加10²～10⁴倍，提高了拉曼散射光的接收效率，增加了拉曼檢測的靈敏度，該專利的最終目標包括提高拉曼信號強度，但該專利通過將激光定向接收并通過加入拉曼增強基底實現。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可快速高靈敏度測定特定窄波數區(qū)域拉曼圖譜的拉曼光譜儀。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現：

用于檢測特定窄波數范圍的拉曼光譜儀，該拉曼光譜儀包括激光發(fā)射設備、光譜采集設備、數據處理設備，所述激光發(fā)射設備用于獲得功率調整后的激發(fā)光束，所述光譜采集設備用于使功率調整后的激發(fā)光束打到樣品表面發(fā)生拉曼散射，并濾去定向瑞利散射光，得到定向拉曼散射光，并使定向拉曼散射被接收器接收，所述數據處理設備為與接收器連接的電腦設備，用于所獲拉曼光譜的形成、分析及判斷；所述的接收器為單光子探測器，定向拉曼散射光最終被單光子探測器接收。

所述激光發(fā)射設備包括激光器、干涉濾光片及功率衰減片，所述激光器產生圓柱形光束，圓柱形光束通過所述干涉濾光片濾除等離子線，只允許激光器發(fā)射波長周圍的光線通過，得到高純凈波長的激發(fā)光束；所述高純凈波長的激發(fā)光束經所述功率衰減片衰減，獲得功率調整后的激發(fā)光束。

所述窄波數范圍，包括1-1000cm^-1區(qū)域，即在所需中心波數左右各0.5-500cm^-1；

所述激光器發(fā)射波長范圍在266-1064nm，包括但不局限于532nm，633nm，660nm，785nm，1064nm等。

所述激光器發(fā)射能量為50mW-500mW。

所述干涉濾光片用于濾除等離子線，只允許激光器發(fā)射波長周圍的光線通過。

所述功率衰減片用于激光強度的衰減，衰減百分比可調。

所述光譜采集設備包括反射鏡、顯微鏡系統(tǒng)、瑞利濾光片、共聚焦針孔及單光子探測器，功率調整后的激發(fā)光束依次經過所述反射鏡和所述瑞利濾光片的反射后，通過顯微鏡系統(tǒng)打到樣品表面發(fā)生拉曼散射，隨后光子返回到顯微鏡系統(tǒng)并穿透瑞利濾光片，其中與入射激光波長一致的光子無法穿透瑞利濾光片從而無法被收集；處于焦平面的光子穿透瑞利濾光片之后經過共聚焦針孔，而處于非焦平面的光子絕大多數無法進入共聚焦針孔從而無法被收集；穿過共聚焦針孔的光子進入帶通濾光片，只有指定波長狹窄范圍的光子可穿透帶通濾光片，而所有其他波長的光子都被阻斷，從而最終實現特定窄波數范圍的拉曼光譜的獲??；通過帶通濾光片的光子被高靈敏的單光子探測器收集。

所述顯微鏡系統(tǒng)包括正置顯微鏡與倒置顯微鏡，其光斑分辨率最高可達0.5μm；功率調整后的激發(fā)光束依次經過所述反射鏡和所述瑞利濾光片的反射后，經正置顯微鏡入射在樣品表面發(fā)生拉曼散射，然后經過倒置顯微鏡照射到所述瑞利濾光片表面。

所述瑞利濾光片，包括陷波濾光片和Edge濾光片兩種，用于將與發(fā)射激光波長相同的光子反射到達樣品實現拉曼散射，透過波長高于或低于發(fā)射激光波長的光子到達光子探測器。

在共聚焦針孔與單光子探測器之間設有帶通濾光片，定向拉曼散射光經過所述共聚焦針孔、帶通濾光片后被單光子探測器接收。