一种便携式指向性拉曼光谱采集系统及采集方法技术方案

本发明专利技术公开了一种便携式指向性拉曼光谱采集系统及采集方法，此系统包括：拉曼光谱采集装置(1)、成像照明光源(2)、光信号视频显示装置(3)、移动平台(4)、夹持器(5)、样品容纳装置(6)。拉曼光谱采集装置(1)包括激光器和光谱分析器。成像照明光源(2)的光线照射至样品容纳装置(6)的样品容纳空间或者成像照明光源(2)的光线通过拉曼光谱采集装置(1)中光学系统传输至拉曼光谱采集装置(1)的采集点上；光信号视频显示装置(3)包括成像相机和图像显示屏。本发明专利技术的方案无需对测量仪器内部光路及测量模式做任何改变，技术成本低，适用性高；采样范围大，结果可靠性高，特别适用于混合物及稀疏样品的采样。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光谱探测
，尤其涉及一种便携式指向性拉曼光谱采集系统及采集方法。
技术介绍
激光激发光谱探测技术包括拉曼光谱探测技术、荧光光谱探测技术和等离子体光谱探测技术等。激光光源作为这些光学现象的激发光源，其性能特点例如功率、发散角、波长、半峰宽等将直接影响相应探测器的综合性能。基于光栅/棱镜的光谱分析仪是目前使用最为广泛的光谱探测设备，其光学结构主要包括：狭缝、准直光学系统、光栅/棱镜、收集光学系统、探测器/探测器阵列；激光器种类繁多，有半导体激光器、固体激光器、光纤激光器等。传统的手持式拉曼光谱仪，激光束集中在一个小点上，这样就导致捕捉到的信息仅仅是样品的一小部分。于是在实践中，就必须对测量结果的准确性进行妥协，不均匀样品的测量结果的准确性的误差比均匀样品的测量结果的误差更大。此外，随着激光的强度增大，会导致样品被加热甚至分解的情况发生。
技术实现思路
为了解决现有技术中单点盲目采集，采集效率低的问题，本专利技术提供了一种便携式指向性拉曼光谱采集系统及采集方法。本专利技术提供的便携式指向性拉曼光谱采集系统，包括：拉曼光谱采集装置、成像照明光源、光信号视频显示装置、移动平台、夹持器、样品容纳装置；所述拉曼光谱采集装置包括激光器和光谱分析器，所述拉曼光谱采集装置的采集点对应于所述样品容纳装置的样品容纳空间内；成像照明光源的光线照射至所述样品容纳装置的样品容纳空间或者所述成像照明光源的光线通过所述拉曼光谱采集装置中光学系统传输至所述拉曼光谱采集装置的所述采集点上；所述光信号视频显示装置包括成像相机和图像显示屏，所述成像相位用于采集所述拉曼光谱采集装置的样品成像焦平面内的光信号，将所述光信号转换为图像电信号，输入至用于显示所述图像电信号的所述图像显示屏；所述移动平台包括用于手动调节所述移动平台位置的螺纹式的位置调节器或者用于电动调节所述移动平台位置的电动式的位置调节器；所述夹持器固定于所述移动平台上，所述样品容纳装置固定于所述夹持器内。上述便携式指向性拉曼光谱采集系统还具有以下特点：所述样品容纳装置为样品瓶，所述夹持器为瓶夹持器；所述夹持器为用于加预设尺寸范围内的柱状物体的夹持结构。上述便携式指向性拉曼光谱采集系统还具有以下特点：所述夹持器为包括至少三个可伸缩弹簧片的定心夹持器或者为三角抓盘自定心夹持器。上述便携式指向性拉曼光谱采集系统还具有以下特点：所述样品容纳装置为擦拭片，所述擦拭片包括用于粘接样品的粘接区；所述夹持器包括擦拭片槽，所述擦拭片插接于所述擦拭片槽内。上述便携式指向性拉曼光谱采集系统还具有以下特点：所述拉曼光谱采集装置包括：用于输出汇聚激光光束和接收样品拉曼散射的采样头、第一汇聚透镜、分束镜、第二汇聚透镜、第三汇聚成像透镜；其中，所述采样头的激光光束汇聚焦点与所述第一汇聚透镜的汇聚焦点重合，所述第一汇聚透镜将从汇聚焦点处发射的光束进行准直后输入至所述分束镜，所述分束镜将光束透射至所述第二汇聚透镜，所述第二汇聚透镜将接收到的激光光束进行汇聚，所述第二汇聚透镜的焦点为所述拉曼光谱采集装置的所述采集点；所述第二汇聚透镜还将所述第一激光汇聚点处样品反射的光束准直后输入至所述分束镜，所述分束镜将从所述第二汇聚透镜接收到的可见光成像光束反射至所述第三汇聚成像透镜，所述第三汇聚成像透镜将接收到的光束汇聚至所述样品成像焦平面内，同时所述分束镜透射从所述第二汇聚透镜接收到的拉曼光谱信号至所述第一汇聚透镜处，并输入到所述采样头。上述便携式指向性拉曼光谱采集系统还具有以下特点：所述拉曼光谱采集装置包括：用于输出汇聚激光光束和接收样品拉曼散射的采样头、分束镜、第二汇聚透镜、第三汇聚成像透镜；其中，所述采样头输出平行的激光光束，所述分束镜将激光光束透射至所述第二汇聚透镜，所述第二汇聚透镜将接收到的激光光束进行汇聚，所述第二汇聚透镜的焦点为所述拉曼光谱采集装置采集点；所述第二汇聚透镜还将所述第一激光汇聚点处样品反射的光束准直后输入至所述分束镜，所述分束镜将从所述第二汇聚透镜接收到的光束反射至所述第三汇聚成像透镜，所述第三汇聚成像透镜将接收到的光束汇聚至所述样品成像焦平面内。上述便携式指向性拉曼光谱采集系统还具有以下特点：所述拉曼光谱采集装置还包括设置于所述分束镜和所述第三汇聚成像透镜之间的与所述分束镜平行设置的第二半反半透分束镜；所述成像照明光源位于所述第二半反半透分束镜的一侧；所述成像照明光源的光源光线输入至所述第二半反半透分束镜，所述第二半反半透分束镜将接收到的光源光线反射至所述分束镜；所述第二半反半透分束镜还将从分束镜透射的光束透射至所述第三汇聚成像透镜。本专利技术中使用上述的便携式指向性拉曼光谱采集系统进行拉曼光谱采集的方法包括：将样品放置于样品容纳装置，打开拉曼光谱采集装置的激光器，打开所述成像照明光源；通过所述光信号视频显示装置显示样品的视频图像，通过拉曼光谱采集装置的光谱分析器显示样品的光谱信号；根据所述光信号视频显示装置所显示的样品的视频图像和所述光谱分析器显示样品的光谱信号，调节所述移动平台的位置调节器，上述方法还具有以下特点：将样品放置于样品容纳装置包括：所述样品容纳装置为样品瓶时，将样品放置于所述样品瓶中；所述样品容纳装置擦拭片时，将样品粘接于所述擦拭片的粘接区，将擦拭片插接于所述夹持器的擦拭片卡槽中，并且使样品区域的中心与所述拉曼光谱采集装置的采集点所在的光轴同轴。本专利技术应用视频成像技术，通过成像光信号视频显示的图像确定激光光束所对应的样品的位置，根据拉曼光谱仪的光谱信号来确认对应位置样品的成分，可以根据扫描需要调整移动平台，使激光光束扫描样品的不同位置进行拉曼光谱的精细测量，从而采集到更全面的样品信号，得到可靠的分析结果。本专利技术的系统可以作为各种拉曼光谱仪的配件使用，可实现采样点位置的精确瞄准，优点包括：1、无需对测量仪器内部光路及测量模式做任何改变，技术成本低，适用性高；2、采样范围大，结果可靠性高，特别适用于混合物及稀疏样品的采样；3、精准检测，信号采集效率高。附图说明图1是实施例一中便携式指向性拉曼光谱采集系统的结构图；图2是实施例二中便携式指向性拉曼光谱采集系统的结构图；图3是实施例三中便携式指向性拉曼光谱采集系统的结构图；图4是实施例四便携式指向性拉曼光谱采集系统的结构图；图5是实施例五便携式指向性拉曼光谱采集系统的结构图；图6是实施例中便携式指向性拉曼光谱采集方法的流程图；图7是实施例中本专利技术的使用效果示意图。具体实施例为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本专利技术采用视频成像技术，通过成像光信号视频显示的图像确定激光光束所对应的样品的位置，根据拉曼光谱仪的光谱信号来确认对应位置样品的成分。下面通过多个实施例详细说明本专利技术。实施例一图1是实施例一中便携式指向性拉曼光谱采集系统的结构图；此系统包括：拉曼光谱采集装置1、成像照明光源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式指向性拉曼光谱采集系统，其特征在于，包括：拉曼光谱采集装置(1)、成像照明光源(2)、光信号视频显示装置(3)、移动平台(4)、夹持器(5)、样品容纳装置(6)；所述拉曼光谱采集装置(1)包括激光器和光谱分析器，所述拉曼光谱采集装置(1)的采集点对应于所述样品容纳装置(6)的样品容纳空间内；成像照明光源(2)的光线照射至所述样品容纳装置(6)的样品容纳空间或者所述成像照明光源(2)的光线通过所述拉曼光谱采集装置(1)中光学系统传输至所述拉曼光谱采集装置(1)的所述采集点上；所述光信号视频显示装置(3)包括成像相机和图像显示屏，所述成像相位用于采集所述拉曼光谱采集装置(1)的样品成像焦平面内的光信号，将所述光信号转换为图像电信号，输入至用于显示所述图像电信号的所述图像显示屏；所述移动平台(4)包括用于手动调节所述移动平台(4)位置的螺纹式的位置调节器或者用于电动调节所述移动平台(4)位置的电动式的位置调节器；所述夹持器(5)固定于所述移动平台(4)上，所述样品容纳装置(6)固定于所述夹持器(5)内。

【技术特征摘要】
1.一种便携式指向性拉曼光谱采集系统，其特征在于，包括：拉曼光谱采集装置(1)、成像照明光源(2)、光信号视频显示装置(3)、移动平台(4)、夹持器(5)、样品容纳装置(6)；所述拉曼光谱采集装置(1)包括激光器和光谱分析器，所述拉曼光谱采集装置(1)的采集点对应于所述样品容纳装置(6)的样品容纳空间内；成像照明光源(2)的光线照射至所述样品容纳装置(6)的样品容纳空间或者所述成像照明光源(2)的光线通过所述拉曼光谱采集装置(1)中光学系统传输至所述拉曼光谱采集装置(1)的所述采集点上；所述光信号视频显示装置(3)包括成像相机和图像显示屏，所述成像相位用于采集所述拉曼光谱采集装置(1)的样品成像焦平面内的光信号，将所述光信号转换为图像电信号，输入至用于显示所述图像电信号的所述图像显示屏；所述移动平台(4)包括用于手动调节所述移动平台(4)位置的螺纹式的位置调节器或者用于电动调节所述移动平台(4)位置的电动式的位置调节器；所述夹持器(5)固定于所述移动平台(4)上，所述样品容纳装置(6)固定于所述夹持器(5)内。2.如权利要求1所述的便携式指向性拉曼光谱采集系统，其特征在于，所述样品容纳装置(6)为样品瓶，所述夹持器(5)为瓶夹持器；所述夹持器(5)为用于加预设尺寸范围内的柱状物体的夹持结构。3.如权利要求2所述的便携式指向性拉曼光谱采集系统，其特征在于，所述夹持器(5)为包括至少三个可伸缩弹簧片的定心夹持器或者为三角抓盘自定心夹持器。4.如权利要求1所述的便携式指向性拉曼光谱采集系统，其特征在于，所述样品容纳装置(6)为擦拭片，所述擦拭片包括用于粘接样品的粘接区；所述夹持器(5)包括擦拭片槽，所述擦拭片插接于所述擦拭片槽内。5.如权利要求1所述的便携式指向性拉曼光谱采集系统，其特征在于，所述拉曼光谱采集装置(1)包括：用于输出汇聚激光光束和接收样品拉曼散射的采样头(11)、第一汇聚透镜(12)、分束镜(13)、第二汇聚透镜(14)、第三汇聚成像透镜(15)；其中，所述采样头(11)的激光光束汇聚焦点与所述第一汇聚透镜(12)的汇聚焦点重合，所述第一汇聚透镜(12)将从汇聚焦点处发射的光束进行准直后输入至所述分束镜(13)，所述分束镜(13)将光束透射至所述第二汇聚透镜(14)，所述第二汇聚透镜(14)将接收到的激光光束进行汇聚，所述第二汇聚透镜(14)的焦点为所述拉曼光谱采集装置的所述采集点；所述第二汇聚透镜(14)还将所述第一激光汇聚点处样品反射的光束准直后输入至所述分束镜(13)，所述分束镜(13)将从所述第二汇聚透镜(14)接收到的可见光成像光束反射至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊胜军，夏征，
申请(专利权)人：北京华泰诺安技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11