【技术实现步骤摘要】
一种基于LED光源的高光谱分辨率的拉曼测量系统及方法
本专利技术属于光学领域，适用于拉曼光谱测量及成像技术，具体涉及一种基于发光二极管(LED)光源的高光谱分辨率的拉曼测量技术。
技术介绍
拉曼光谱是一种非侵入性的振动光谱技术，通过利用光谱仪测量单色光子和分子之间的拉曼散射，获得有关分子振动的指纹信息，进而提取有关样品的生化信息。拉曼光谱已被广泛地应用于基础研究及工业实际应用中，包括材料科学、化学、地质学、生物学、医学等。基于上述拉曼光谱测量的原理，拉曼光谱测量系统通常需要窄带激光器作为激发光源以提供所需的单色光，并且需要光栅及线阵光电探测器或面阵光电探测器的结合来实现拉曼光谱的测量，导致拉曼光谱测量系统通常成本较高且体积较大，在很多实际应用中受到了限制。因此，一种成本低、便携性高的拉曼光谱测量技术具有重要的应用价值。发光二极管(LED)是一种广泛应用于各种波长范围(从深紫外到红外)的光源，具有价格便宜、寿命长、功耗低、体积小等特点。这些特性有助于构建低成本、便携式的拉曼光谱测量系统。然而，LED的宽带通常远宽于窄带激光器，若使用LED代替窄带激光器作为激发光源，...
【技术保护点】
1.一种基于LED光源的高光谱分辨率拉曼测量系统，其特征在于，该系统包括基于LED光源的拉曼信号采集模块和数据后处理模块；其中，基于LED光源的拉曼信号采集模块用于采集拉曼窄带测量信号，数据后处理模块用于从拉曼窄带测量信号重建高光谱分辨率拉曼光谱；基于LED光源的拉曼信号采集模块包括基于LED光源的拉曼信号激发光路及拉曼窄带测量信号的采集光路；所述的基于LED光源的拉曼信号激发光路包括位于同一光轴上的LED光源(1)、准直镜(2)、二向色镜(5)；所述的拉曼窄带测量的采集光路包括依次布置的物镜(4)、二向色镜(5)、长波通滤光片(6)、滤光转轮(8)及光电探测器(9)，拉曼...
【技术特征摘要】
1.一种基于LED光源的高光谱分辨率拉曼测量系统，其特征在于，该系统包括基于LED光源的拉曼信号采集模块和数据后处理模块；其中，基于LED光源的拉曼信号采集模块用于采集拉曼窄带测量信号，数据后处理模块用于从拉曼窄带测量信号重建高光谱分辨率拉曼光谱；基于LED光源的拉曼信号采集模块包括基于LED光源的拉曼信号激发光路及拉曼窄带测量信号的采集光路；所述的基于LED光源的拉曼信号激发光路包括位于同一光轴上的LED光源(1)、准直镜(2)、二向色镜(5)；所述的拉曼窄带测量的采集光路包括依次布置的物镜(4)、二向色镜(5)、长波通滤光片(6)、滤光转轮(8)及光电探测器(9)，拉曼窄带测量信号的采集光路的光轴与基于LED光源的拉曼信号激发光路光轴垂直；所述的数据后处理模块，用于接收光电探测器(9)采集的拉曼窄带测量信号，利用光谱重建方法恢复高光谱分辨率的拉曼光谱。2.根据权利要求1所述的基于LED光源的高光谱分辨率拉曼测量系统，其特征在于，所述数据后处理模块中利用的光谱重建方法，具体步骤如下：步骤一、建立训练数据集；训练数据集包括训练样本的基于窄带激光所采集的高光谱分辨率拉曼光谱和基于LED光源所采集的拉曼窄带测量信号；步骤二、利用维纳估计方法获得重建的拉曼光谱；首先，利用公式(1)建立训练数据集中基于窄带激光所采集的高光谱分辨率拉曼光谱r和基于LED光源所采集的拉曼窄带测量信号m之间关系的数学模型，即维纳矩阵W；W＝E(rmT)[E(mmT)]-1(1)其中，上标“T”表示矩阵转置，上标“-1”表示矩阵的逆，E()表示总体均值；随后，重建的拉曼光谱R利用公式(2)以及待测样本的基于LED光源所采集的拉曼窄带测量信号n获得；R＝Wn(2)步骤三、利用公式(3)计算训练数据集中每组训练样本所对应的权重值wi；其中di是重建的拉曼光谱R和训练数据集中第i组训练样本的基...
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