[發(fā)明專利]基于道威棱鏡的90度拉曼信號收集平面光路系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113092446A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐楚君;劉川
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 張素斌

基于道威棱鏡的90度拉曼信號收集平面光路系統(tǒng)，包括激發(fā)光路和光散射成像光路，激發(fā)光路依次設(shè)有激光器、激光聚焦透鏡和樣品池，光散射成像光路依次設(shè)有消色差準(zhǔn)直透鏡、邊緣或陷波濾光片、道威棱鏡、消色差聚焦透鏡、光譜儀狹縫和光譜儀；所有光學(xué)元件處于同一個平面，激光器發(fā)射出的準(zhǔn)直光束經(jīng)過激光聚焦透鏡匯聚后，從樣品池的一側(cè)聚焦于樣品上；消色差準(zhǔn)直透鏡放樣品池另一側(cè)與激光入射方向成90度收集散射信號光；邊緣或陷波濾光片濾除其中的激光瑞利線，拉曼散射信號光被引入到道威棱鏡中；再經(jīng)消色差聚焦透鏡聚焦后呈條狀圖像，通過調(diào)節(jié)道威棱鏡使得圖像與光譜儀狹縫平行重合進入光譜儀。具有結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定且光信號損失小的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣、液體的拉曼檢測領(lǐng)域，尤其涉及基于道威棱鏡的90度拉曼信號收集平面光路系統(tǒng)。

背景技術(shù)

拉曼光譜技術(shù)是研究分子結(jié)構(gòu)的方法之一，可以獲得物質(zhì)的各種分子信息，該方法在物質(zhì)的定性、定量鑒定等方面有著明顯的優(yōu)勢，應(yīng)用十分廣泛。除了對固體樣品的檢測外，同樣適用于氣、液樣品的測試。

拉曼光譜儀系統(tǒng)的信號收集主要分180度和90度兩種收集方式，180度的方式較適用于微區(qū)不透光樣品信號的收集光路，常用于顯微共聚焦拉曼。90度的方式適用于宏觀樣品的信號收集光路，特別是對于透明液體或氣體樣品。因其可以收集較長激光穿透距離的信號，因而有較高的檢測靈敏度。然而實現(xiàn)這種激光穿透長距離的信號收集在光路上要求激光的穿透方向與光譜儀的狹縫相平行，而對于光譜儀的分光光路，狹縫的方向需要與光柵的入射面垂直，因此拉曼信號的激發(fā)和收集光路與光譜儀的分光光路分別處于兩個相互垂直的平面內(nèi)，整個光路系統(tǒng)形成兩個正交平面的空間結(jié)構(gòu)，從而不利于儀器結(jié)構(gòu)的小型化，也對儀器的穩(wěn)定性帶來不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供基于道威棱鏡的90度拉曼信號收集平面光路系統(tǒng)，通過在光散射成像光路中引入能旋轉(zhuǎn)圖像的道威棱鏡，實現(xiàn)從垂直方向上收集更多的拉曼散射光，適用于高檢測靈敏度小型化便攜式拉曼光譜儀的設(shè)計。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于道威棱鏡的90度拉曼信號收集平面光路系統(tǒng)，包括呈90度設(shè)置的激發(fā)光路和光散射成像光路，所述激發(fā)光路上依次設(shè)有激光器、激光聚焦透鏡和樣品池，所述光散射成像光路上依次設(shè)有消色差準(zhǔn)直透鏡、邊緣或陷波濾光片、道威棱鏡、消色差聚焦透鏡、光譜儀狹縫和光譜儀；其中，光路所有光學(xué)元件處于同一個平面內(nèi)，激光器發(fā)射出準(zhǔn)直光束，光束經(jīng)過激光聚焦透鏡匯聚后，從樣品池的一側(cè)聚焦于樣品上；消色差準(zhǔn)直透鏡放樣品池另一側(cè)與激光入射方向成90度收集散射信號光；邊緣或陷波濾光片濾除其中的激光瑞利線，拉曼散射信號光被引入到道威棱鏡中；再經(jīng)消色差聚焦透鏡聚焦后呈條狀圖像，通過調(diào)節(jié)道威棱鏡使得圖像與光譜儀狹縫平行重合進入光譜儀。

所述道威棱鏡使圖像繞光軸旋轉(zhuǎn)90度，在一個二維平面光路中實現(xiàn)拉曼散射信號光圖像與光譜儀狹縫的重合。

所述道威棱鏡按旋轉(zhuǎn)45度角放置并且允許微調(diào)以實現(xiàn)散射信號光圖像與光譜儀狹縫平行重合。

所述樣品池至少有兩個相互垂直的光學(xué)窗口側(cè)面，激光從一個側(cè)面入射，在另一個90度側(cè)面收集拉曼散射信號光。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案取得的有益效果是：

1、本發(fā)明通過在散射光收集成像光路中引入能旋轉(zhuǎn)圖像的道威棱鏡，實現(xiàn)散射信號光的條形圖像與光譜儀狹縫的平行重合調(diào)節(jié)，從而在一個二維平面的光路系統(tǒng)中可獲得光通過量極高的90度拉曼散射信號光的收集。

2、相較于其他90度收集拉曼散射光的光路系統(tǒng)，本發(fā)明的光路簡單，結(jié)構(gòu)緊湊且穩(wěn)定，光信號損失小，光路中的光學(xué)元件均保持在同一個二維水平面上，縱向上縮小系統(tǒng)所占空間，該光路在小型化便攜式拉曼光譜儀中有很好的應(yīng)用前景。