一种透明样品光散射信号收集装置及相应信号分析装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种透明样品光散射信号收集装置及相应信号分析装置。该信号收集装置包括：第一直角反射镜(1)、第二直角反射镜(2)、第一光束汇聚装置(3)、第二光束汇聚装置(4)，其中第一直角反射镜(1)和第二直角反射镜(2)的反射面在光路上彼此相对，设置于目标样品的两侧并且具有预定侧向偏移，所述第一光束汇聚装置(3)设置于所述第一直角反射镜(1)与所述目标样品之间，所述第二光束汇聚装置(4)设置于所述第二直角反射镜(2)与所述目标样品之间。本实用新型专利技术能够充分利用激发光的能量激发位于焦点的样品的光散射信号。被激发出的光散射信号由2个聚焦镜收集，可以用于气体，液体，晶体，溶胶等的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种透明样品光散射信号收集装置及相应信号分析装置
本技术涉及光学领域，具体涉及透明样品光散射信号采集装置。
技术介绍
当光与物质发生相互作用的时候，物质会发出光散射信号，例如拉曼散射信号、瑞利散射信号、布里渊散射信号等。当使用激发光源去激发透明样品，例如气体、溶液等的时候，由于绝大部分光源能量都透过透明样品，没有与透明样品发生相互作用而导致激发光源使用效率低下。采用一个简单装置将激发光源多次聚焦于样品，可以充分利用激发光源的能量，提高光散射信号的信噪比。
技术实现思路
本技术希望提供一种透明样品光散射信号采集装置，其能够大幅度增强检测信号，提供更好的光散射信号采集。具体而言，本技术提供一种透明样品光散射信号收集装置，其特征在于，包括：第一直角反射镜、第二直角反射镜、第一光束汇聚装置、第二光束汇聚装置，其中第一直角反射镜和第二直角反射镜的反射面在光路上彼此相对，设置于目标样品的两侧并且具有预定侧向偏移，所述第一光束汇聚装置设置于所述第一直角反射镜与所述目标样品之间，所述第二光束汇聚装置设置于所述第二直角反射镜与所述目标样品之间。优选地，所述透明样品光散射信号收集装置还包括滤光片，所述滤光片设置于所述第一直角反射镜与所述第二直角反射镜之间的光路中，所述滤光片能够反射激发光并透射信号光。优选地，所述第一光束汇聚装置和第二光束汇聚装置的焦点分别位于所述目标样品处。优选地，所述第一直角反射镜的中部或侧部设置有入光通道，用于与目标样品相互作用的光束通过入光通道入射到所述第一直角反射镜与所述第二直角反射镜之间的光路空间中。优选地，所述第一直角反射镜、第一光束汇聚装置、目标样品、第二光束汇聚装置以及第二直角反射镜顺序布置，使得由第一直角反射镜反射的光经过第一光束汇聚装置、目标样品、第二光束汇聚装置后会到达第二直角反射镜的反射面。优选地，所述透明样品光散射信号收集装置还包括样品仓，所述目标样品设置于所述样品仓内，所述第一光束汇聚装置、目标样品、第二光束汇聚装置具有同一个焦点并且焦点位于样品仓内。优选地，所述第一直角反射镜和所述第二直角反射镜的直角顶角线彼此平行，所述第一直角反射镜和所述第二直角反射镜的直角顶角线与所述第一光束汇聚装置和所述第二光束汇聚装置的光轴互相垂直。优选地，所述样品仓留有通光窗片，可以透过激发光和样品被激发出的散射光，并且，所述样品仓留有样品出口和样品入口，供流动的样品出入所述样品仓。另一方面，本技术提供一种光散射信号分析装置，所述光散射信号分析装置包括所述的透明样品光散射信号收集装置，所述光散射信号分析装置包括拉曼散射信号分析装置、瑞利散射信号分析装置或布里渊散射信号分析装置。本技术在装置的两端放置2个直角发射镜，2个直角反射镜中间放置2个共焦点的聚焦镜和1个滤光片，在聚焦镜的焦点附近放置样品仓，聚焦镜的光轴与直角反射镜的直角顶角线互相垂直。利用直角反射镜将入射光逆向反射并且反射光和入射光会产生空间偏移的特点，使激发光源在2个直角发射镜之间来回反射，并且由2个共焦点的聚焦镜光具组多次聚焦于焦点，位于焦点的样品被激发出的光散射信号由2个聚焦镜收集，变成平行光，其中在滤光片一侧第一聚焦镜收集的光散射信号穿过滤光片到达信号分析系统。由第二聚焦镜收集的光散射信号由直角反射镜反射后再穿过第二聚焦镜，经过焦点，由第一聚焦镜转换成平行光后穿过滤光片到达信号分析系统。有益效果：本技术的透明样品光散射信号采集装置，激发光进入系统后，经2个直角反射镜组多次反射，并经2个共焦光束汇聚装置多次聚焦于焦点。充分利用激发光源的能量，显著提高样品的光散射信号。本技术的信号采集装置光学元件少，结构稳定，容易调节，可以配合现有拉曼光谱仪使用，大大提高检测信号灵敏度。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的一个实施例的原理图，图中第一直角反射镜1和第二直角反射镜2组成直角反射镜组，第一聚焦镜3和第二聚焦镜4具有共同的焦点，焦点位于样品仓6内，滤光片5可以透过光散射信号，反射激发光。图2是本技术的另一个实施例的原理图，图中，激发光通过第二直角反射镜2进入透明样品光散射信号采集装置。图3是本技术的第三个实施例的原理图，图中，激发光通过反射镜进入透明样品光散射信号采集装置。图4是本技术的第四个实施例的原理图，图中，第一聚焦镜3和第二聚焦镜4均为凹面反射镜。具体实施方式以下结合附图及其实施例对本技术进行详细说明，但并不因此将本技术的保护范围限制在实施例描述的范围之中。实施例1图1是本技术的一个实施例的透明样品光散射信号采集装置结构原理图。其包括第一直角反射镜1、第二直角反射镜2、第一聚焦镜3、第二聚焦镜4、滤光片5、样品仓6。第一直角反射镜上1的两片反射镜之间设置通光孔，第一直角反射镜1与第二直角反射镜2彼此在光路上相对，并且具有相对侧向偏移，第一聚焦镜3、第二聚焦镜4设置于两个反射镜之间，关于样品仓对称，并且二者焦点均位于样品仓上，滤光片5能够反射激发光，透射激发光波长之外的散射光。所述直角反射镜可以为一个直角反射镜，也可以为多个反射镜组成的光具组，实现入射光空间偏移后的逆向反射。滤光片可以包括长通滤光片、带通滤光片、陷波滤光片等。激发光为平行光或者近平行光，既可以为激光也可以是混合波长光。激发光通过第一直角反射镜上1的通光孔进入透明样品光散射信号采集装置，照射到滤光片5上之后，激发光由滤光片5反射到第一聚焦镜3上之后，由第一聚焦镜3聚焦到样品仓6中的样品上，再由第二聚焦镜4变成平行光后照射到第二直角反射镜2，由第二直角反射镜2实现空间偏移后逆向反射回第二聚焦镜4，再由第二聚焦镜4聚焦到样品仓6中的样品上，再由第一聚焦镜3变成平行光照射到滤光片5上，由滤光片5反射到第一直角反射镜1上，由第一直角反射镜1实现空间偏移后逆向反射回滤光片5上，如此往复，直到激发光出射出透明样品光散射信号采集装置。滤光片5为边带滤光片，其镀膜仅反射激发光，而透射其他光。激发光照射在样品上所产生的散射信号照射在第一聚焦镜3上的部分经滤光片5直接出射，散射信号照射在第二聚焦镜4上的部分经第二直角反射镜2反射后，经第二聚焦镜4、第一聚焦镜3从滤光片5出射。需要说明的是，虽然本实施例中设置的单独的滤光片5，但是，本领域技术人员应该理解，还可以省去滤光片，或者将两个直角反射镜中的一个设置成具有边带滤光片功能的直角反射镜。申请人将本实施例中的采集装置应用于拉曼光谱仪中，发现，其已经能测到空气中的二氧化碳，检测限几百ppm。采用本技术的结构能够大大降低拉曼光谱仪或者其他光谱仪的成本，却可以实现气体的实时、原位、高空间分辨率的检测。实施例2图2是本技术的另一个实施例的透明样品光散射信号采集装置结构原理图。本实施例中的采集装置与实施例1基本相同，只是本实施例中，第一直角反射镜1的两片反射镜之间不设置通光孔，入光方向设置在第一直角反射镜1与第二直角反射镜2之间相对偏移而产生的偏移缺口处(图2中端第二直角反射镜2的上方)，激发光以平行于第一聚焦镜3和第二聚焦镜4光轴的方向照射到第二直角反射镜2上，进入透明样品光散射信号采集装置，由第二直角反射镜2反射到第二聚焦镜4上，由第二聚焦镜4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透明样品光散射信号收集装置，其特征在于，包括：第一直角反射镜(1)、第二直角反射镜(2)、第一光束汇聚装置(3)、第二光束汇聚装置(4)，其中第一直角反射镜(1)和第二直角反射镜(2)的反射面在光路上彼此相对，设置于目标样品的两侧并且具有预定侧向偏移，所述第一光束汇聚装置(3)设置于所述第一直角反射镜(1)与所述目标样品之间，所述第二光束汇聚装置(4)设置于所述第二直角反射镜(2)与所述目标样品之间。

【技术特征摘要】
1.一种透明样品光散射信号收集装置，其特征在于，包括：第一直角反射镜(1)、第二直角反射镜(2)、第一光束汇聚装置(3)、第二光束汇聚装置(4)，其中第一直角反射镜(1)和第二直角反射镜(2)的反射面在光路上彼此相对，设置于目标样品的两侧并且具有预定侧向偏移，所述第一光束汇聚装置(3)设置于所述第一直角反射镜(1)与所述目标样品之间，所述第二光束汇聚装置(4)设置于所述第二直角反射镜(2)与所述目标样品之间。2.根据权利要求1所述的透明样品光散射信号收集装置，其特征在于，所述透明样品光散射信号收集装置还包括滤光片(5)，所述滤光片(5)设置于所述第一直角反射镜(1)与所述第二直角反射镜(2)之间的光路中，所述滤光片(5)能够反射激发光并透射信号光。3.根据权利要求1或2所述的透明样品光散射信号收集装置，其特征在于，所述第一光束汇聚装置(3)和第二光束汇聚装置(4)的焦点分别位于所述目标样品处。4.根据权利要求1或2所述的透明样品光散射信号收集装置，其特征在于，所述第一直角反射镜(1)的中部或侧部设置有入光通道，用于与目标样品相互作用的光束通过入光通道入射到所述第一直角反射镜(1)与所述第二直角反射镜(2)之间的光路空间中。5.根据权利要求1或2所述的透明样品光散射信号收集装置，其特征在于，所述第一直角反射镜(1)、第一光束汇聚装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄保坤，朱琳，
申请(专利权)人：黄保坤，
类型：新型
国别省市：辽宁,21