[發明專利]一種拉曼光譜儀及拉曼光譜拼接方法

在審

• 申請號: 202010139119.2
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111272732A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 李備;林麗娜;肖東洋;谷李彬;劉剛
• 申請（專利權）人: 長春長光辰英生物科學儀器有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 高福勇

本發明提供了一種拉曼光譜儀及拉曼光譜的拼接方法，包括沿光路依次設置的激光器、激發單元、樣品臺、收集單元、色散單元、探測單元、信號分析處理單元及顯示單元；所述激光器為多個，用于發射多束不同波長的激光束；所述探測單元用于對色散單元輸出的信號進行光電信號轉換，獲得拉曼譜段，其中不同波長的激光束所對應產生的拉曼譜段不同；所述信號分析處理單元用于對具有一定重合范圍的拉曼譜段進行拼接；所述顯示單元用于對拼接后的總譜段進行顯示。本發明采用不同波長的激光束激發待測樣品，并選取不同譜段的拉曼光譜進行拼接，進而得到高分辨率、寬譜段的拉曼光譜。本拉曼光譜儀結構簡單，占用空間體積小，便于攜帶。

技術領域

本發明屬于拉曼光譜儀技術領域，具體涉及一種拉曼光譜儀及拉曼光譜拼接方法。

背景技術

拉曼光譜儀技術是一種快速、高靈敏度的光譜分析技術，它的峰位、強度以及峰寬可提供分子內化學鍵的振動、轉動信息，被稱為物質的“化學指紋”。由于拉曼光譜技術對樣品分析時具有非接觸、無損傷、高精準測量、樣品需求量小以及無需制備等特點，被廣泛應用于科學實驗、生物醫藥、食品安全、環境監測及化學分析等眾多領域。

光譜范圍和光譜分辨率決定了拉曼光譜儀的主要性能，光譜范圍較小的光譜儀通常具有較高的光譜分辨率，可以給出詳細的光譜信息，相反，具有寬光譜性能的光譜儀可檢測更廣的譜段，但分辨率較低。色散系統和探測系統是拉曼光譜儀的核心部分，高色散能力的色散系統可提升光譜儀的分辨率，但光譜范圍較小；低色散能力的色散系統增加了光譜范圍，缺犧牲了光譜分辨率。若要同時滿足高分辨率和寬光譜，不僅需要大尺寸色散元件，還需要大尺寸的探測系統，所以現有的該類型拉曼光譜儀體積較大，且價格昂貴。

此外，現有拉曼光譜儀大多采用光柵分光、棱鏡分光等形式，探測器件受限于分光器件和探測期間的尺寸、效率等因素，并不能同時滿足寬拉曼光譜和高光譜分辨率。雖然多數光柵拉曼系統配備兩或三塊光柵，可以在寬譜段范圍和高分辨率之間進行切換，但光柵切換前后的測量數據沒有對比性，不能完全反應樣品信息。同時，受限于探測系統光電轉化效率問題，中間譜段效率高，兩端譜段效率降低，信號減弱，分辨率降低。

綜上，受限于目前探測器尺寸、光柵尺寸、系統焦距等問題，拉曼光譜儀的小型化、寬譜段、高分辨率三合一體成為難點。因此，鑒于現有技術的不足，開發一款兼具寬光譜范圍和高光譜分辨率的小型化拉曼光譜儀，是目前急需解決的技術問題，也是光譜檢測領域目前遇到的核心問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種拉曼光譜儀及拉曼光譜的拼接方法，解決了現有拉曼光譜儀無法同時兼具寬拉曼光譜段和高光譜分辨率及小型化的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明首先提供一種拉曼光譜儀，包括沿光路依次設置的激光器、激發單元、樣品臺、收集單元、色散單元、探測單元、信號分析處理單元及顯示單元；

所述激光器為多個，用于發射多束不同波長的激光束；

所述激發單元用于對激光器發出的光束進行激發后照射到待測樣品上；

所述收集單元用于對不同波長的激光束照射到待測樣品上后產生的拉曼散射光信號進行收集；

所述色散單元用于對收集單元輸出的散射光進行色散；

所述探測單元用于對色散單元輸出的信號進行光電信號轉換，獲得拉曼譜段，其中不同波長的激光束所對應產生的拉曼譜段不同；

所述信號分析處理單元用于對具有一定重合范圍的拉曼譜段進行拼接；

所述顯示單元用于對拼接后的總譜段進行顯示。

作為進一步的優選實施方案，所述激光器為固體、氣體或半導體激光器；所述激光束的波長為紫外波段、可見光波段、紅外波段之間的任意波長。