[發明專利]一種空間外差拉曼成像光譜儀的光路結構

有效

• 申請號: 201810110122.4
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108181237B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 李曉天;楊國軍;齊向東;唐玉國;吉日嘎蘭圖;叢敏;邱俊;糜小濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/65
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發明提出一種空間外差拉曼成像光譜儀的光路結構主要包括：準直透鏡、聚焦透鏡、第一拉曼濾光片、分束棱鏡、兩個楔形棱鏡、兩個閃耀光柵，第二拉曼濾光片、非球面透鏡、成像透鏡組，面陣探測器，載物臺,擴束器和激光器。樣品發出的拉曼光經過準直透鏡、聚焦透鏡和第一拉曼濾光片后被聚焦到干涉儀兩臂的閃耀光柵上，之后再次經過分束棱鏡合束獲得空間外差拉曼干涉光，最后經過第二拉曼濾光片、非球面透鏡和成像透鏡組后被面陣探測器接收。本發明采用非球面透鏡有效提高了面陣探測器每一幀外差拉曼干涉光的采集速度。本發明實現了被測樣品表面各位置的拉曼光譜的快速測量，同時具有分辨率高、光通量大、測量波段范圍寬等優點。

技術領域

本發明涉及光譜分析儀器技術領域，特別涉及一種空間外差拉曼成像光譜儀的光路結構。

背景技術

拉曼光譜技術是一種基于光與物質相互作用而產生的拉曼光散射光來進行無損快速檢測的方法。入射激光照射至被測物后，會激發出與入射激光頻率不抑制且頻率在入射光附近的拉曼散射光。通過對該拉曼散射光進行分析，即可獲得被測對象的分子體系相關信息。根據物體的分子結構或狀態的區別，分子都有與其對應的特征拉曼光譜。拉曼光譜具有非破壞性、非侵入性、不用進行樣品加工等優點，因此拉曼光譜已被廣泛應用于化學、生物醫學、食品安全、航空航天、環境保護等領域。例如，在生物醫學領域，通過探測由于人體疾病所產生的組織、體液或者細胞等分子結構變化導致的拉曼光譜差異，可實現對人體疾病的在體或離體檢測。

拉曼光譜儀是利用分析物質散射出來的拉曼光譜而了解被測量物質信息的一種光學檢測儀器。拉曼光譜儀主要有：色散型拉曼光譜儀、傅里葉變換拉曼光譜儀和空間外差拉曼光譜儀。色散型的拉曼光譜儀需要非常小的狹縫才能獲得較高的分辨率，所以色散型拉曼光譜儀無法獲得較高的光通量；傅里葉變換拉曼光譜儀不需要入射狹縫，可以實現高通量特點，但是該種光譜儀需要使用運動部件獲得光程差。空間外差拉曼光譜儀結合了色散型拉曼光譜儀和傅立葉變換拉曼光譜儀二者的優點，可同時實現無運動部件、高光通量、高分辨率和寬波段范圍。但是在現有拉曼光譜儀技術中，均是采用聚焦的激光光斑照射在樣品上，對樣品上一個具體位置進行拉曼光譜測量；若需要對整個樣品表面進行測量，則需要一個位置點接著一個位置點的進行逐點掃描，該方法的缺點是測量效率較低，不適合樣品的全表面快速拉曼測量。

為了克服上述缺點，設計一種新的空間外差拉曼成像光譜儀的光路結構。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種分辨率高、光通量大、測量波段范圍寬的空間外差拉曼成像光譜儀的光路結構。

本發明實施例中提供一種空間外差拉曼成像光譜儀的光路結構，其包括：前置成像系統：載物臺、擴束器、激光器、準直透鏡、聚焦透鏡以及第一拉曼濾光片；干涉儀，所述干涉儀位于所述前置成像系統的后方，所述干涉儀包括分束棱鏡、兩個楔形棱鏡、兩個閃耀光柵；后置成像系統，所述后置成像系統位于所述干涉儀的下方，所述后置成像系統包括第二拉曼濾光片、非球面透鏡、成像透鏡組；接收系統，所述接收系統位于所述后置成像系統的下方，所述接收系統包括面陣探測器；所述載物臺位于所述準直透鏡的焦平面處用放置待檢測物品且所述載物臺用于沿著空間直角坐標系中的Y軸進行步進運動；沿所述準直透鏡出射光線方向放置所述聚焦透鏡，所述聚焦透鏡用于實現待檢測物品上的任一點聚焦到所述閃耀光柵上的唯一一點；沿所述聚焦透鏡出射光線方向上放置所述第一拉曼濾光片，沿所述第一拉曼濾光片出射光線方向上放置所述分束棱鏡，沿所述分束棱鏡兩出射光線方向上分別放置兩個所述楔形棱鏡，沿兩個所述楔形棱鏡出射光線方向上分別放置兩個所述閃耀光柵，沿經所述分束棱鏡返回光線方向放置所述第二拉曼濾光片，沿所述第二拉曼濾光片出射光線方向上放置所述非球面透鏡，沿所述非球面透鏡出射光線方向上放置所述成像透鏡組且所述非球面透鏡用于待檢測物品的外差拉曼干涉光在空間直角坐標系中的Z軸方向上被壓縮，最后沿著所述成像透鏡組出射光線方向放置所述面陣探測器。

可選地，所述載物臺步進運動的次數等于所述面陣探測器在空間直角坐標系中的X軸的像元數。