[發(fā)明專利]內(nèi)嵌式激光光譜探測(cè)模塊

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110423601.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113063772A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣霖坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州靈析精密儀器有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/71
• 分類號(hào): G01N21/71;G01N21/65;G01N21/39
• 代理公司: 無(wú)錫嘉馳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32388
• 代理人: 唐維鐵

本發(fā)明涉及內(nèi)嵌式激光光譜探測(cè)模塊，屬于激光光譜學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明提出了內(nèi)嵌式激光光譜探測(cè)模塊，將激光鎖定在反射共心腔內(nèi)部，待測(cè)樣品位于激光器內(nèi)部，通過(guò)多次反射將激光聚焦于探測(cè)點(diǎn)，從而可以將共心腔內(nèi)探測(cè)點(diǎn)處激光光譜信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng)100倍以上。探測(cè)點(diǎn)處產(chǎn)生的激光光譜信號(hào)可沿共心腔軸向或垂直于軸向進(jìn)行探測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光光譜，特別涉及內(nèi)嵌式激光光譜探測(cè)模塊。

背景技術(shù)

激光光譜是以激光為光源的光譜技術(shù)。與普通光源相比，激光光源具有單色性好、亮度高、方向性強(qiáng)和相干性強(qiáng)等特點(diǎn)，是用來(lái)研究光與物質(zhì)的相互作用，從而辨認(rèn)物質(zhì)及其所在體系的結(jié)構(gòu)、組成、狀態(tài)及其變化的理想光源。激光的出現(xiàn)使原有的光譜技術(shù)在靈敏度和分辨率方面得到很大的改善。由于已能獲得強(qiáng)度極高、脈沖寬度極窄的激光，對(duì)多光子過(guò)程、非線性光化學(xué)過(guò)程以及分子被激發(fā)后的弛豫過(guò)程的觀察成為可能，并分別發(fā)展成為新的光譜技術(shù)。激光光譜學(xué)已成為與物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)及材料科學(xué)等密切相關(guān)的研究領(lǐng)域。

目前，拉曼光譜、激光誘導(dǎo)擊穿光譜等激光光譜技術(shù)已廣泛應(yīng)用于分子和原子的定性和定量分析，而針對(duì)微量物質(zhì)的分析受限于信號(hào)強(qiáng)度，因而對(duì)于微弱信號(hào)增強(qiáng)方法的需求越來(lái)越迫切。由于信號(hào)光強(qiáng)度與激發(fā)光功率成正比，提高激發(fā)光功率是增加信號(hào)強(qiáng)度的有效方法。但增加激光功率意味著更大的激光器體積和重量，散熱難度的增加，以及更高的成本。將激光鎖定在激光器內(nèi)部，通過(guò)激光器反射共心腔多次反射聚焦于樣品是有效提升拉曼光譜、激光誘導(dǎo)擊穿光譜等信號(hào)強(qiáng)度的另一種可能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了內(nèi)嵌式激光光譜探測(cè)模塊，將激光鎖定在反射共心腔內(nèi)部，待測(cè)樣品位于激光器內(nèi)部，通過(guò)多次反射將激光聚焦于反射共心腔焦點(diǎn)，從而可以將共心腔內(nèi)探測(cè)點(diǎn)處激光光譜信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng)100倍以上。探測(cè)點(diǎn)處產(chǎn)生的激光光譜信號(hào)可沿共心腔軸向或垂直于軸向由鏡片和光譜儀進(jìn)行探測(cè)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：內(nèi)嵌式激光光譜探測(cè)模塊。

本發(fā)明的裝置包括：第一鏡片、第二鏡片、增益介質(zhì)、泵浦源、激光、樣品池、探測(cè)點(diǎn)、第一透鏡、第一光譜儀、第二透鏡、第二光譜儀。增益介質(zhì)可以是氣體、液體、固體和半導(dǎo)體，泵浦源激發(fā)增益介質(zhì)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生光子的自發(fā)和受激發(fā)射放大，產(chǎn)生波長(zhǎng)Λ的激光。第一鏡片、第二鏡片內(nèi)壁鍍有針對(duì)Λ高反射率的膜層，第一鏡片、第二鏡片形成以探測(cè)點(diǎn)為焦點(diǎn)的共心腔，激光每次經(jīng)第一鏡片、第二鏡片反射后均聚焦于探測(cè)點(diǎn)。增益介質(zhì)透射激光端面鍍有針對(duì)Λ高反射率的膜層，同時(shí)，兩個(gè)端面可以是平面或曲面。探測(cè)點(diǎn)包含在樣品池內(nèi)，樣品池四個(gè)側(cè)面有通光窗口片，其中，透射激光的兩面窗口片鍍有針對(duì)Λ高透射率的膜層。樣品池內(nèi)部為氣體或液體樣品，樣品可沿垂直于激光方向流動(dòng)。這樣，探測(cè)點(diǎn)內(nèi)嵌于激光器內(nèi)部，激光被鎖定于第一鏡片、第二鏡片組成的共心腔內(nèi)，多次反射可將探測(cè)點(diǎn)處樣品激發(fā)光譜強(qiáng)度增強(qiáng)100倍以上。

探測(cè)點(diǎn)處產(chǎn)生的樣品光譜可沿共心腔軸向或垂直于軸向探測(cè)：樣品光譜可由第一透鏡聚焦于第一光譜儀入口狹縫，在這種情況下第一鏡片內(nèi)壁鍍膜針對(duì)樣品光譜對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)高透射率；樣品光譜可由第二透鏡聚焦于第二光譜儀入口狹縫。其中，第一透鏡和第二透鏡分別可由1-10片鏡片組成的鏡片組代替。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.將激光鎖定在共心腔內(nèi)，同時(shí)樣品探測(cè)點(diǎn)位于共心腔內(nèi)，通過(guò)多次反射聚焦可將樣品光譜信號(hào)強(qiáng)度提升100倍以上；

2.檢測(cè)點(diǎn)處待測(cè)樣品可以是氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)；

3.信號(hào)光可沿第一鏡片、第二鏡片組成的共心腔軸向或垂直于該軸向探測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施方式的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。