[發明專利]一種脈沖激光拉曼光譜測量儀器及方法

在審

• 申請號: 201711029378.4
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN109682788A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 陳珂
• 申請（專利權）人: 沈陽飛歐光電科技有限公司
• 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

一種脈沖激光拉曼光譜測量儀器及方法，包括激光光源、光調制器、狹縫、凹面反射鏡、光柵、陣列光探測器、多通道同步鎖相放大器和通信接口；其特征在于：激光光源被光調制器進行脈沖強度調制后入射到樣品表面；所述樣品表面產生的拉曼光反射到狹縫后，被凹面反射鏡反射入射到光柵；所述光柵衍射的光譜入射到陣列光探測器；多通道同步鎖相放大器對陣列光探測器中每個像素輸出的電信號進行同步處理；處理后的所有像素的幅值通過通信接口傳輸到外部。本發明利用鎖相放大技術提取陣列光電探測器上的拉曼信號，由于拉曼信號有一定的調制頻率，在其他頻率范圍的噪聲信號和背景信號都可以被濾除。

技術領域

本發明涉及光譜測量儀器領域，具體涉及一種脈沖激光拉曼光譜測量儀器及方法。

背景技術

現有的拉曼光譜儀采用的激發光源為連續激光，由于物質拉曼信號較弱，拉曼光譜儀采集到的拉曼光譜通常信噪比較差。拉曼光譜測量需要利用光學多通道同步測量技術得到光譜分布信息，在信號光極其微弱的情況下，信號往往被淹沒在背景噪聲中，采用CCD或者CMOS對光譜進行長時間積分測量，不僅響應速度慢，也難以獲得令人滿意的信噪比。鎖相放大技術具有極高的噪聲抑制能力，但常用的鎖相放大器只能檢測單一通道的信號，與之配合使用的只能是光柵掃描式單色儀，這種波長掃描測量方式需要較長的測量時間周期，在許多光譜測量中不適用。陣列光電探測技術的應用，可對多個波長信號光進行同時檢測，有效地縮短了測量時間，提高了光譜測量的實時性。然而，陣列光電探測器配合傳統鎖相技術需要幾十到幾萬個鎖相放大器的組合，這在拉曼光譜探測應用中幾乎是不可行的。并且，傳統的鎖相放大器無法對脈沖信號光進行測量。本發明采用了脈沖激光作為激發光源，配合陣列光電探測器的鎖相放大技術，將拉曼光譜儀的信噪比提成了幾個數量級，可廣泛應用于科研以及光譜檢測領域。

發明內容

發明的目的在于提出一種脈沖激光拉曼光譜測量方法，旨在進一步提高激光拉曼光譜測量的信噪比。

本發明的目的是針對現有的技術存在的不足，提出了一種脈沖激光拉曼光譜測量儀器及方法，包括激光光源、光調制器、狹縫、凹面反射鏡、光柵、陣列光探測器、多通道同步鎖相放大器和通信接口；激光光源被光調制器進行脈沖強度調制后入射到樣品表面；所述樣品表面產生的拉曼光反射到狹縫后，被凹面反射鏡反射入射到光柵；所述光柵衍射的光譜入射到陣列光探測器；多通道同步鎖相放大器對陣列光探測器中每個像素輸出的電信號進行同步處理；處理后的所有像素的幅值通過通信接口傳輸到外部。

進一步地，所述激光光源可進行脈沖強度調制。

進一步地，所述多通道同步鎖相放大器可對脈沖光信號進行測量。

進一步地，脈沖激光光源的可以是內調制，也可采用斬波器外調制，使激光達到一定得重復頻率。

本發明的有益效果為：

1、脈沖激光光源的可以是內調制，也可以采用斬波器外調制，使激光達到一定得重復頻率。

2、脈沖激光照射到待測樣品，產生拉曼信號光，拉曼信號光與激發光源同頻。

3、拉曼光經過濾光片濾除激發光，收集到光譜儀的狹縫中，在經過光柵分光，成像到陣列光電探測器上(CCD或者CMOS)

4、利用鎖相放大技術提取陣列光電探測器上的拉曼信號，由于拉曼信號有一定的調制頻率，在其他頻率范圍的噪聲信號和背景信號都可以被濾除。

5、本發明大大提升拉曼光譜儀的信噪比。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。