[發(fā)明專利]一種拉曼光譜探頭

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010081839.8
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111189539A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊勝軍;袁丁;吳紅彥;夏征
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華泰諾安技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01J3/44
• 分類號: G01J3/44;G01J3/02;G01J3/06;G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 北京名華博信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11453
• 代理人: 李冬梅

本發(fā)明提供了一種拉曼光譜探頭，包括激光光源、二向色鏡、微振動掃描鏡、微透鏡陣列、拉曼濾光片以及出射狹縫，所述激光光源發(fā)出的激發(fā)光束依次經(jīng)過所述二向色鏡、所述微振動掃描鏡的反射后經(jīng)過所述微透鏡陣列照射在待測物品上，所述激發(fā)光束激發(fā)待測物品產(chǎn)生的拉曼散射信號依次經(jīng)過所述微透鏡陣列、所述微振動掃描鏡、所述二向色鏡后，經(jīng)過所述拉曼濾光片濾光后透過所述出射狹縫射出。本發(fā)明采用微透鏡陣列有效擴大探測樣品面積，大大降低單匯聚點的激光功率密度；并通過微振動掃描鏡實現(xiàn)大范圍探測面內(nèi)全覆蓋的高效掃描采樣，同時有效防止光束長時間照射的熱富集，提高了對敏感材料檢測的安全性以及結(jié)果的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及拉曼探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種拉曼光譜探頭。

背景技術(shù)

拉曼散射信號極其微弱，為瑞利散射信號的10^-6～10^-9量級，傳統(tǒng)的拉曼光譜儀為了獲得更高的激發(fā)信號，往往對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性進行妥協(xié)，將激光束集中在一個小點上，雖然提高了信號強度，但是也導(dǎo)致捕捉到的信息僅僅是樣品的一小部分，尤其對于不均勻樣品或稀疏樣品而言，這種檢測方式所獲得的結(jié)果的可靠性大大降低。另外，極小的匯聚光斑必然導(dǎo)致局部激光功率密度增大，隨著照射時間的曾超，熱積累會導(dǎo)致樣品被升溫至分解的情況發(fā)生，特別是對于深色物質(zhì)或者特定波段強吸收物質(zhì)，輕則熱輻射信號淹沒光信號，重則有引燃或引爆某些危險物質(zhì)的風(fēng)險。

針對上述檢測方式的缺陷，有人提出了光斑掃描技術(shù)，其基本原理是通過將高度聚焦的光斑按照一定的軌跡在樣品表面進行快速掃描，在保持高分辨率的同時增大樣品的掃描范圍，可以大大改善非均質(zhì)樣品的拉曼檢測結(jié)果，只需通過依次掃描即可段時間內(nèi)獲得樣品的成分信息，從而提高靈敏度；并且，由于光斑的飛速掃描，單位面積上的激光平均功率大大降低，可以消除對樣品的損傷以及點燃易爆性樣品的可能。

海洋光學(xué)提出的專用于拉曼光譜的柵格環(huán)繞掃描技術(shù)(Raster OrbitalScanning，簡稱ROS)，通過將高度聚焦的光斑按照一定的軌道在樣品表面快速掃描，大大改善了非均質(zhì)樣品的拉曼檢測結(jié)果，可以在不損失分辨率的情況下提高5～10倍靈敏度；而且ROS的平均功率要求較低，消除了對樣品的損傷以及引燃易爆性樣品的可能。上述拉曼光譜儀的光斑掃描采樣技術(shù)采用單點激光進行掃描，對于樣品面上的單點的實際采樣時間因掃描而被壓縮到比較短，對于純樣品或濃度較高的樣品，設(shè)備整體采樣時間幾乎不受影響，但對于稀疏樣品則需要花費遠(yuǎn)高于純樣品所需的檢測時間以獲得足夠高的拉曼光譜信號。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決上面描述的問題。本發(fā)明的一個目的是提供一種解決以上問題中的任何一個的拉曼光譜探頭。具體地，本發(fā)明提供能夠擴大視場檢測范圍、降低引燃或引爆深色敏感物質(zhì)風(fēng)險、提高采集效率的、結(jié)構(gòu)簡單的拉曼光譜探頭。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種拉曼光譜探頭，所述拉曼光譜探頭包括激光光源、二向色鏡、微振動掃描鏡、微透鏡陣列、拉曼濾光片以及出射狹縫，所述微透鏡陣列位于所述拉曼光譜探頭的探測入口處，所述出射狹縫位于所述拉曼光譜探頭的出射端；所述激光光源發(fā)出的激發(fā)光束依次經(jīng)過所述二向色鏡、所述微振動掃描鏡的反射后經(jīng)過所述微透鏡陣列照射在待測物品上，所述激發(fā)光束激發(fā)待測物品產(chǎn)生的拉曼散射信號依次經(jīng)過所述微透鏡陣列、所述微振動掃描鏡、所述二向色鏡后，經(jīng)過所述拉曼濾光片濾光后透過所述出射狹縫射出；其中，所述微振動掃描鏡包括反射鏡和與所述反射鏡連接的振動機構(gòu)。

其中，所述振動機構(gòu)包括柔性鏡架和若干微型振動電機，所述反射鏡固定在所述柔性鏡架的第一面上，所述微型振動電機與所述柔性鏡架傳動連接。

其中，所述若干微型振動電機包括至少一個橫向振動電機和至少一個縱向振動電機，所述橫向振動電機與所述縱向振動電機的安裝方向或振動方向相垂直。

其中，所述柔性鏡架的相對兩側(cè)邊中部設(shè)置各有一個第一偏擺軸，所述柔性鏡架上設(shè)置有兩個相對設(shè)置的U型槽，兩個所述U型槽的兩端之間形成第二偏擺軸，所述第二偏擺軸的延伸方向與所述第一偏擺軸的延伸方向相垂直。