集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统技术方案

本发明专利技术公开了一种集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其包括：第一光束准直器、伸缩套筒、带通滤波片、凸透镜、锥透镜、二向色镜、第二光束准直器、成像透镜、光纤束、消色差双胶合透镜对和一维扫描振镜，其中，凸透镜和锥透镜均以可插拔的形式安装在伸缩套筒内，二向色镜的反光面朝向伸缩套筒，第二光束准直器和成像透镜分别安装在二向色镜的反射光和透射光出光口处，光纤束安装在成像透镜的另一端，采集端和检测端的光纤分别呈正方和长方形阵列排布，消色差双胶合透镜对安装在光纤束的光谱检测端，一维扫描振镜安装在透镜对的另一端。本发明专利技术的有益之处在于：体积小巧，方便携带移动，并且成像和检测速度较快。

A portable optical system integrating rapid Raman imaging and deep spectrum detection

The invention discloses a portable optical path system integrating rapid Raman spectrum imaging and deep spectrum detection, which includes a first beam collimator, a telescopic sleeve, a band-pass filter plate, a convex lens, a cone lens, a second color mirror, a second beam collimator, an imaging lens, a fiber beam, a achromatic double glued lens pair and a one-dimensional scanning galvanometer, wherein the convex lens and the cone The lens is installed in the telescopic sleeve in a pluggable form, the reflective side of the dichroic mirror is facing the telescopic sleeve, the second beam collimator and the imaging lens are respectively installed at the reflecting light and transmitting light outlet of the dichroic mirror, the optical fiber bundle is installed at the other end of the imaging lens, the optical fibers at the acquisition end and the detection end are arranged in a square and rectangular array respectively, and the achromatic double glued lens pairs One dimensional scanning galvanometer is installed on the other end of the lens pair. The invention has the advantages of small size, convenient carrying and moving, and fast imaging and detection speed.

【技术实现步骤摘要】
集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统
本专利技术涉及一种光路系统，具体涉及一种集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，属于光电检测

技术介绍
随着激光技术、光纤探测器件和光电检测技术的发展，拉曼光谱成像(RamanSpectralImaging，RSI)技术已发展成为一种可将被检测样品生化组成种类、含量和分布等信息进行定性、定量和定位描述的比较成熟的技术。RSI技术融合了光谱与成像两种技术的优点，能够有效突破生物组织结构复杂性对光谱分析结果产生的客观影响，以一种谱(特征光谱)图(光谱图像)结合的方式，高内涵、高特异性、高准确性揭示样品生化组成与组织结构特点。因此，以图像形式观测物质成分、结构等信息的RSI技术在临床癌症早期诊断、组织病理生理分析及成病机制等生物医学领域具有重要的应用价值。然而，在生物医学研究领域，现有的RSI技术还不够完美，仍存在一些问题，例如：(1)通常采用点扫描成像，所以成像速度较慢；(2)因采用显微光路，所以视场比较狭小；(3)因相干反斯托克斯拉曼光谱(CoherentAnti-strokesRamanSpectroscopy，CRS)与受激拉曼散射(StimulatedRamanSpectroscopy,SRS)需采用脉冲激光光源，故系统结构较为复杂，便携性较差；(4)因介质内部光子散射输运长度较短，所以只能探测到被检测样品的几百微米内的近表层光谱信息。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，包括：第一光束准直器、伸缩套筒、带通滤波片、凸透镜、锥透镜、二向色镜、第二光束准直器、成像透镜、光纤束、消色差双胶合透镜对和一维扫描振镜，其中：伸缩套筒由内筒和外筒两部分组成，内筒在外筒内可沿轴向来回滑动；第一光束准直器安装在伸缩套筒的内筒的外端；带通滤波片、凸透镜和锥透镜均安装在伸缩套筒的内筒内，其中，锥透镜的尖端背离第一光束准直器，凸透镜和锥透镜在伸缩套筒内可随意插拔；二向色镜安装在二向色镜固定盒里，二向色镜固定盒安装在伸缩套筒的外筒的外端，二向色镜与伸缩套筒的轴线呈45度夹角，反光面朝向伸缩套筒；第二光束准直器安装在二向色镜固定盒的反射光出光口处；成像透镜安装在透镜固定筒里，透镜固定筒安装在二向色镜固定盒的透射光出光口处；光纤束安装在成像透镜的另一端，光纤束的光谱采集端的光纤呈正方形阵列排布，光谱检测端的光纤呈长方形阵列排布；消色差双胶合透镜对安装在透镜对固定筒里，透镜对固定筒安装在光纤束的光谱检测端；一维扫描振镜安装在振镜固定盒里，振镜固定盒安装在透镜对固定筒的另一端，一维扫描振镜与消色差双胶合透镜对的轴线呈45度夹角。前述的集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，前述伸缩套筒的内筒内设置有滤波片安装座和透镜安装座，并且内筒在透镜安装座所在位置处开有用于取放凸透镜和锥透镜的取放口。前述的集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，前述伸缩套筒的内筒呈圆筒形，外径为25mm、长度为50mm，外筒也呈圆筒形，外径为30mm、长度为50mm。前述的集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，前述二向色镜固定盒呈立方体形，边长为30mm。前述的集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，前述透镜固定筒呈圆筒形，外径为25mm、长度为40mm。前述的集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，前述光纤束的光谱检测端的光纤的排布尺寸取决于成像光谱仪的狭缝的宽度和高度，另外还需要有效匹配一维扫描振镜的尺寸和偏转角度。前述的集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，前述光纤束的长度最短为300mm。前述的集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，前述消色差双胶合透镜对的两个透镜之间集成有陷波滤波片或长通滤波片组。前述的集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，前述透镜对固定筒呈长筒形，外径为25mm、长度为100mm。前述的集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，前述振镜固定盒呈立方体形，边长为40mm。本专利技术的有益之处在于：(1)在拉曼光谱成像光路的基础上，融入了逆向空间偏移拉曼光谱(InverseSpatiallyOffsetRamanSpectroscopy，InverseSORS)检测方法，实现了浅表层拉曼光谱成像与深层光谱检测的有机结合；(2)通过优化光谱激发和探测方式，通过控制空间偏移量(环状激发光斑尺寸)的连续变化，探测样品不同深度位置处的拉曼光谱信息，全面准确的反映组织深层生化构成信息，可用于化学、生物、物理等多层材料信息检测与分析；(3)体积小巧，方便携带移动，并且成像和检测速度较快，适用于活体条件下正常生物组织与癌变生物组织的深层物质成分和结构信息的临床检测。附图说明图1是本专利技术提供的便携式光路系统在拉曼光谱成像时的光路图；图2是本专利技术提供的便携式光路系统在深层光谱检测时的光路图；图3(a)是光纤束的光谱采集端的光纤排布示意图；图3(b)是光纤束的光谱检测端的光纤排布示意图。图中附图标记的含义：1-785nm激光器、2-第一光束准直器、3-伸缩套筒、4-带通滤波片、5-凸透镜、6-锥透镜、7-二向色镜、8-第二光束准直器、9-成像透镜、10-光纤束、11-消色差双胶合透镜对、12-一维扫描振镜、13-成像光谱仪、14-背感光深度制冷电子倍增型CCD相机。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。参照图1和图2，本专利技术提供的集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统包括：第一光束准直器2、伸缩套筒3、带通滤波片4、凸透镜5、锥透镜6、二向色镜7、第二光束准直器8、成像透镜9、光纤束10、消色差双胶合透镜对11和一维扫描振镜12。伸缩套筒3由内筒和外筒两部分组成，内筒在外筒内可沿轴向来回滑动，内筒内设置有滤波片安装座和透镜安装座，并且内筒在透镜安装座所在位置处开有用于取放凸透镜和锥透镜的取放口。内筒和外筒均呈圆筒形，其中，内筒可做成外径为25mm、长度为50mm的圆筒，外筒可做成外径为30mm、长度为50mm的圆筒，当内筒完全缩进到外筒中时，整个伸缩套筒3的长度只有50mm，当内筒最大限度的从外筒中拉出时，整个伸缩套筒3的长度也不会超过100本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，包括：第一光束准直器(2)、伸缩套筒(3)、带通滤波片(4)、凸透镜(5)、锥透镜(6)、二向色镜(7)、第二光束准直器(8)、成像透镜(9)、光纤束(10)、消色差双胶合透镜对(11)和一维扫描振镜(12)，其中：/n伸缩套筒(3)由内筒和外筒两部分组成，内筒在外筒内可沿轴向来回滑动；/n第一光束准直器(2)安装在伸缩套筒(3)的内筒的外端；/n带通滤波片(4)、凸透镜(5)和锥透镜(6)均安装在伸缩套筒(3)的内筒内，其中，锥透镜(6)的尖端背离第一光束准直器(2)，凸透镜(5)和锥透镜(6)在伸缩套筒(3)内可随意插拔；/n二向色镜(7)安装在二向色镜固定盒里，二向色镜固定盒安装在伸缩套筒(3)的外筒的外端，二向色镜(7)与伸缩套筒(3)的轴线呈45度夹角，反光面朝向伸缩套筒(3)；/n第二光束准直器(8)安装在二向色镜固定盒的反射光出光口处；/n成像透镜(9)安装在透镜固定筒里，透镜固定筒安装在二向色镜固定盒的透射光出光口处；/n光纤束(10)安装在成像透镜(9)的另一端，光纤束(10)的光谱采集端的光纤呈正方形阵列排布，光谱检测端的光纤呈长方形阵列排布；/n消色差双胶合透镜对(11)安装在透镜对固定筒里，透镜对固定筒安装在光纤束(10)的光谱检测端；/n一维扫描振镜(12)安装在振镜固定盒里，振镜固定盒安装在透镜对固定筒的另一端，一维扫描振镜(12)与消色差双胶合透镜对(11)的轴线呈45度夹角。/n...

【技术特征摘要】
1.一种集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，包括：第一光束准直器(2)、伸缩套筒(3)、带通滤波片(4)、凸透镜(5)、锥透镜(6)、二向色镜(7)、第二光束准直器(8)、成像透镜(9)、光纤束(10)、消色差双胶合透镜对(11)和一维扫描振镜(12)，其中：
伸缩套筒(3)由内筒和外筒两部分组成，内筒在外筒内可沿轴向来回滑动；
第一光束准直器(2)安装在伸缩套筒(3)的内筒的外端；
带通滤波片(4)、凸透镜(5)和锥透镜(6)均安装在伸缩套筒(3)的内筒内，其中，锥透镜(6)的尖端背离第一光束准直器(2)，凸透镜(5)和锥透镜(6)在伸缩套筒(3)内可随意插拔；
二向色镜(7)安装在二向色镜固定盒里，二向色镜固定盒安装在伸缩套筒(3)的外筒的外端，二向色镜(7)与伸缩套筒(3)的轴线呈45度夹角，反光面朝向伸缩套筒(3)；
第二光束准直器(8)安装在二向色镜固定盒的反射光出光口处；
成像透镜(9)安装在透镜固定筒里，透镜固定筒安装在二向色镜固定盒的透射光出光口处；
光纤束(10)安装在成像透镜(9)的另一端，光纤束(10)的光谱采集端的光纤呈正方形阵列排布，光谱检测端的光纤呈长方形阵列排布；
消色差双胶合透镜对(11)安装在透镜对固定筒里，透镜对固定筒安装在光纤束(10)的光谱检测端；
一维扫描振镜(12)安装在振镜固定盒里，振镜固定盒安装在透镜对固定筒的另一端，一维扫描振镜(12)与消色差双胶合透镜对(11)的轴线呈45度夹角。


2.根据权利要求1所述的集拉曼光谱快速成像和深层光谱快速检测于一体的便携式光路系统，其特征在于，所述伸缩套筒(3)的内筒内设置有滤波片安装座和透镜安装座，并且内筒在透镜安装座所在位置处开有用于取放凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爽，秦杰，余凡，李洁，王凯歌，贺庆丽，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61