[實用新型]拉曼光譜測試系統

有效

• 申請號: 201720787244.8
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN207007336U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 譚平恒;劉雪璐
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01J3/44
• 分類號: G01J3/44;G01J3/02;G01N21/65
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本實用新型屬于顯微光譜儀技術領域，更具體地涉及一種拉曼光譜測試系統。

背景技術

拉曼光譜作為一種高效無損的探測材料組分和晶格振動的表征技術，被廣泛應用于物理、化學、生物醫藥、材料科學等諸多領域。共振拉曼光譜技術是在常規拉曼光譜的基礎上，采用與待測樣品能級共振的激發光來激發拉曼信號，可使待測樣品的拉曼信號被共振增強幾個數量級。這樣，通過測量拉曼信號強度隨著激發光波長的改變而變化的曲線(以下簡稱“共振輪廓”)就可以得到待測樣品的相關電子能帶結構信息。現在普遍使用的氣體、離子或固態泵浦激光器一般具有離散的單個或多個激光波長。因此要測試材料拉曼光譜的共振輪廓，往往需要覆蓋較大波長范圍的、數量眾多的激光器。另外，要精確地通過拉曼光譜共振輪廓來確定材料的電子能帶結構信息。

以前的拉曼光譜共振輪廓通常是利用可調諧激光器作為激發光源在三光柵拉曼光譜儀上測得的。可調諧激光器，例如鈦寶石激光器或染料激光器。三光柵拉曼光譜儀通過使前兩級光柵工作在相減模式，來很好地濾除瑞利信號光，且可見光波段范圍內的，不需要任何陷波或邊帶濾光片，利用三光柵拉曼光譜儀就可以測試低至5個波數的拉曼信號。但是由于光柵和反射鏡等器件效率的原因，三光柵拉曼光譜儀的光譜信號的透過率通常只有單光柵拉曼光譜儀的1/10。

隨著科學技術的進步，針對不同激發光波長的陷波濾光片和邊帶濾光片等拉曼濾光片被制造出來。由于拉曼濾光片對瑞利信號光高達10^-6的截止率，使得利用多級光柵相減模式來過濾瑞利信號光已無必要。單光柵光譜儀結合拉曼濾光片也可以被用來測試拉曼光譜信號，并且具有很高的信號透過率。因此單光柵拉曼光譜儀已經成為當前拉曼光譜測試的主流設備。

但是利用單光柵拉曼光譜儀測試拉曼光譜的共振輪廓也遇到了問題。常規的拉曼濾光片僅僅針對于某一特定激發波長設計，超過其正常工作角度時會使散射光的s波與p波的工作波長移動范圍不同而不能繼續應用于拉曼光譜測試。這樣，每一個波長的激光器都必須配備相應工作波長的邊帶濾光片才能利用單光柵光譜儀測試拉曼光譜。這使得利用離散波長的激光器來測試拉曼光譜共振輪廓的科研成本非常高。對于連續可調諧激光器，原則上需要無窮多個拉曼濾光片才能完成精細的拉曼光譜共振輪廓的測試，而定制非標準的拉曼濾光片價格非常昂貴，這就限制了單光柵拉曼光譜儀在拉曼光譜共振輪廓測試中的應用。

實用新型內容

基于以上技術問題，本公開的主要目的在于提出一種拉曼光譜測試系統，用于解決以上技術問題的至少之一。

為了實現上述目的，本公開提出了一種拉曼光譜測試系統，包括廣譜單色化模塊、光路耦合與輸出模塊及信號檢測模塊，其中：

廣譜單色化模塊，包括：

超連續白光源，用于輸出廣譜激發光；

單色化單元，用于將廣譜激發光過濾為單色光；

光路耦合與輸出模塊，用于使單色光照射至樣品表面，激發得到拉曼信號光；

信號檢測模塊，用于接收拉曼信號光進行檢測，得到所述樣品的拉曼光譜。

在本公開的一些實施例中，上述單色化單元包括：

寬帶通濾光片，用于選擇出一定波長范圍的廣譜激發光；

光柵，用于使一定波長范圍的廣譜激發光色散為不同波長的單色光；

光闌，用于過濾不同波長的單色光，得到照射至樣品表面的單色光。

在本公開的一些實施例中，上述單色化單元還包括第一反射鏡，用于使不同波長的單色光反射至光闌。

在本公開的一些實施例中，上述光柵及第一反射鏡置于同一個可旋轉支架上，用于調節光柵及第一反射鏡相對于超連續白光源的偏轉角度，從而改變不同波長的單色光反射至光闌的位置。

在本公開的一些實施例中，上述單色光單元還包括至少一個可調諧窄帶通濾光片，每一個可調諧窄帶通濾光片置于一個能夠調節其位置和偏擺角度的可旋轉支架上，用于純化照射至樣品表面的單色光。

在本公開的一些實施例中，上述寬帶通濾光片的帶通范圍大于拉曼光譜共振輪廓半高全寬的二倍。

在本公開的一些實施例中，上述光柵的工作范圍與拉曼光譜共振輪廓的范圍匹配。

在本公開的一些實施例中，上述光柵包括透射光柵或反射光柵。

在本公開的一些實施例中，上述光路耦合與輸出模塊包括：

分束器，用于使照射至樣品表面的單色光入射至顯微物鏡；

顯微物鏡，用于將照射至樣品表面的單色光聚焦至樣品表面，激發得到拉曼信號光，以及收集樣品表面反射的拉曼信號光并傳輸至分束器；