[發(fā)明專利]一種緊湊型266nm短波紫外拉曼光譜儀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010964620.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111982884A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛桂林;王麗;孟鑫;王靜靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/65
• 分類號(hào): G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種緊湊型266nm短波紫外拉曼光譜儀，包括光源、外光路、色散系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和信號(hào)采集系統(tǒng)。光源為全固態(tài)266nm短波紫外激光器，外光路包括準(zhǔn)直透鏡、第一反射鏡、二向色鏡、擴(kuò)束鏡、濾光片、中繼透鏡、耦合光纖和整形光纖束，色散系統(tǒng)包括狹縫、第二反射鏡、離軸拋物面反射鏡和平面反射式光柵，接收系統(tǒng)為背照式CCD線陣探測(cè)器，信號(hào)采集系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)。光纖束由若干光纖組成，一端排列為光纖陣列，一端排列為線狀，點(diǎn)轉(zhuǎn)線光纖束提高了進(jìn)入色散系統(tǒng)光通量，增加了系統(tǒng)的信噪比，另外基于Littrow結(jié)構(gòu)的拉曼光譜儀色散方法可以有效減小球差，提高光譜儀分辨率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種緊湊型266nm短波紫外拉曼光譜儀。

背景技術(shù)

拉曼光譜是分子振動(dòng)光譜，通過(guò)譜圖解析可以獲取分子結(jié)構(gòu)的信息，任何氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)樣品均可進(jìn)行光譜測(cè)定。不同的物質(zhì)的特征峰在譜圖上的位置和強(qiáng)度信息都不同。快速、簡(jiǎn)單、可重復(fù)、且更重要的是無(wú)損傷的定性定量分析，讓拉曼光譜成為了物質(zhì)鑒定的“指紋”，是有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)解析的重要手段。

目前便攜式拉曼光譜儀大多采用可見(jiàn)光或者近紅外激光作為激發(fā)光源，拉曼光譜激發(fā)效率偏低，且容易產(chǎn)生熒光干擾，導(dǎo)致樣品的光譜無(wú)法很好地呈現(xiàn)，信息被誤判。而短波紫外拉曼有效克服以上缺點(diǎn)，故在研究拉曼光譜儀時(shí)將激發(fā)光源向紫外波段頻移受到了人們的廣泛關(guān)注。

當(dāng)拉曼激發(fā)波長(zhǎng)為短波紫外激光時(shí)，需要光譜探測(cè)系統(tǒng)分辨率達(dá)到0.1nm一下，采用傳統(tǒng)緊湊型色散光譜儀光通量低，導(dǎo)致靈敏度下降，影響檢測(cè)精度。此外，當(dāng)探測(cè)水溶液時(shí)，短波紫外激發(fā)光源和拉曼光譜信號(hào)被水吸收強(qiáng)烈，傳統(tǒng)光纖探頭收集拉曼信號(hào)較弱，影響測(cè)試靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊型266nm短波紫外拉曼光譜儀以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。通過(guò)采用全固態(tài)266nm短波紫外激光器作為光源，減少熒光干擾；采用擴(kuò)束系統(tǒng)來(lái)增加輸出激光的口徑，提高與水溶液的接觸面，便于對(duì)液體樣品進(jìn)行探測(cè)；采用光纖束整形技術(shù)增加光通量；采用基于Littrow結(jié)構(gòu)的光柵色散系統(tǒng)提高光譜分辨率。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：

一種緊湊型266nm短波紫外拉曼光譜儀，包括光源、外光路、色散系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和信號(hào)采集系統(tǒng)，光源為二極管泵浦全固態(tài)266nm短波紫外激光器1；外光路包括準(zhǔn)直透鏡2、第一反射鏡3、二向色鏡4、擴(kuò)束鏡5、濾光片6、中繼透鏡7、耦合光纖8和整形光纖束9，光路走向的空間先后順序依次為：266nm短波紫外激光器、準(zhǔn)直透鏡、第一反射鏡、二向色鏡、擴(kuò)束鏡、樣品；短波紫外激光聚焦照射到待測(cè)樣品上激發(fā)出拉曼散射光，拉曼散射光的光路走向空間順序依次為：樣品、擴(kuò)束鏡、二向色鏡、濾光片、中繼透鏡、耦合光纖、整形光纖束；色散系統(tǒng)包括：狹縫10、第二反射鏡11、離軸拋物面反射鏡12和平面反射式光柵13，進(jìn)入色散系統(tǒng)的拉曼散射光空間走向順序?yàn)椋邯M縫、第二反射鏡、離軸拋物面反射鏡、平面反射式光柵、離軸拋物面反射鏡；接收系統(tǒng)為背照式CCD線陣傳感器14；信號(hào)采集系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)15。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述激光器是二極管泵浦全固態(tài)266nm短波紫外激光器。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，待測(cè)樣品激發(fā)出的拉曼散射光經(jīng)過(guò)耦合光纖形成圓光斑，在耦合光纖輸出端通過(guò)法蘭進(jìn)入整形光纖束輸入端，將圓光斑進(jìn)行空間分割，形成多個(gè)子光斑，每個(gè)子光斑對(duì)應(yīng)一條小孔徑的石英紫外光纖，對(duì)應(yīng)形成光纖束，實(shí)現(xiàn)大面積圓光斑到長(zhǎng)型光斑的光束整形。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述整形光纖束的組合方式為下列方式之一：

輸入端為3×3×3陣列，輸出端為9根光纖組成的一字型排列；

輸入端為2×3×2陣列，輸出端為7根光纖組成的一字型排列。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述濾光片為非平行設(shè)置的雙片長(zhǎng)通濾光片。