一种空间外差偏移拉曼光谱检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空间外差偏移拉曼光谱检测装置及其检测方法，属于拉曼检测技术领域，包括激光器、空间外差拉曼光谱仪、电控平移台和控制设备，激光器安装在电控平移台上，控制设备控制端与电控平移台连接；空间外差拉曼光谱仪包括第一闪耀光栅、第二闪耀光栅、分光器、准直透镜、成像透镜、全息窄带带阻滤光片和探测器，被测样品布置在激光器的发射光路上，被测样品的反射光路上依次布置有准直透镜和分光器，分光器的分束光路上布置有闪耀光栅，分光器合束光路上布置有滤光片，成像透镜位于滤光片正后面，探测器位于成像透镜正后面，探测器的输出端与控制设备连接。本发明专利技术可有效抑制荧光干扰，提高拉曼光谱检测精度。

A detection device of spatial heterodyne shift Raman spectrum and its detection method

【技术实现步骤摘要】
一种空间外差偏移拉曼光谱检测装置及其检测方法
本专利技术涉及拉曼检测
，特别涉及一种空间外差偏移拉曼光谱检测装置及其检测方法。
技术介绍
拉曼光谱技术是一种基于光与物质相互作用发生能量交换，产生非弹性光散射的光谱技术。通过分析拉曼光谱，可以获得被测物质的化学组成信息。拉曼光谱分析技术具有快速、无损和高灵敏度等特点，已经被广泛应用于化学、物理、生物、医药、地质、农业等领域。目前，拉曼光谱仪主要有光栅分光型和傅里叶变换型。光栅分光型光谱仪无运动部件、分辨率高，但在光谱分辨率较高的情况下系统光通量小，影响了探测灵敏度。傅里叶变换型测量时间长，限制了其的实时应用。空间外差光谱技术是20世纪90年代发展起来的一种新型光谱分析技术，综合了光栅及无动镜干涉技术于一体，同时具备了干涉仪的高通量和光栅空间衍射特点，在一定的中心波长范围内，可以获得极高的光谱分辨率。然而，空间外差拉曼光谱技术与其他拉曼技术一样，受到荧光干扰，限制了其应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，以提供一种可抑制荧光干扰的拉曼光谱检测方法。为实现以上目的，本专利技术采用一种空间外差偏移拉曼光谱检测装置，包括：激光器、空间外差拉曼光谱仪、电控平移台和控制设备，激光器安装在电控平移台上，控制设备控制端与电控平移台连接；空间外差拉曼光谱仪包括第一闪耀光栅、第二闪耀光栅、分光器、准直透镜、成像透镜、全息窄带带阻滤光片和探测器，被测样品布置在激光器的发射光路上，被测样品的反射光路上依次布置有准直透镜和分光器，分光器的两分束光光路上分别布置有第一闪耀光栅和第二闪耀光栅，分光器的合束光光路上布置有全息窄带带阻滤光片，成像透镜位于全息窄带带阻滤光片正后面，探测器位于成像透镜正后面，探测器的输出端与控制设备连接。进一步地，所述激光器可随电控平移台移动。进一步地，所述第一闪耀光栅和第二闪耀光栅均为反射式刻线衍射光栅。进一步地，所述第一闪耀光栅和第二闪耀光栅的光栅入射光相对于光栅法线成littrow角。另一方面，采用一种空间外差偏移拉曼光谱检测方法，包括：利用激光器发射光线照射于被测样品，以激发被测样品发射拉曼光至空间外差拉曼光谱仪，获得第一拉曼光谱和第二拉曼光谱，其中第一拉曼光谱为激发点与拉曼光收集点位于同一点的拉曼光谱，第二拉曼光谱为激发点与拉曼光收集点存在一定距离的拉曼光谱；采用主成成分分析法分别对第一拉曼光谱和第二拉曼光谱进行处理，得到处理后的第一拉曼光谱和第二拉曼光谱；基于处理后的第一拉曼光谱和第二拉曼光谱，得到同一成分不同含量的偏移拉曼光谱；将不同含量的拉曼光谱按照同一位置划分成一组的原则进行划分，得到各组拉曼光谱；通过机器学习方法，对每组拉曼光谱分别构建模型，并将模型性能最好的一组拉曼光谱作为最佳偏移位置拉曼光谱；利用最佳偏移位置拉曼光谱分析被测样品的成分含量。进一步地，所述利用激光器发射光线照射于被测样品，以激发被测样品发射拉曼光至空间外差拉曼光谱仪，获得第一拉曼光谱和第二拉曼光谱，包括：利用激光器发射光线照射于被测样品，以激发被测样品发射拉曼光至空间外差拉曼光谱仪，获得第一拉曼光谱；控制电控平移台移动激光器至不同位置发射光线照射于被测样品，以激发被测样品发射拉曼光至空间外差拉曼光谱仪，获得第二拉曼光谱。进一步地，所述利用激光器发射光线照射于被测样品，以激发被测样品发射拉曼光至空间外差拉曼光谱仪，包括：利用激光器发射光线照射于被测样品，以激发被测样品发射拉曼光，该拉曼光经准直透镜入射到分光器；分光器将拉曼光分为两束分别射向第一闪耀光栅和第二闪耀光栅，经两闪耀光栅分别衍射后反射光合束于分光器，得到合束光；合束光经全息窄带带阻滤光片滤光后，通过成像透镜成像于探测器；利用探测器采集数据，得到所述拉曼光谱。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：本专利技术通过将空间外差光谱技术和空间偏移光谱技术相结合，可以有效的抑制荧光干扰，提高拉曼光谱的信噪比，进而提高拉曼光谱检测精度。附图说明下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述：图1是一种空间外差偏移拉曼光谱检测装置的结构示意图；图2是偏移拉曼检测示意图；图3是一种空间外差偏移拉曼光谱检测方法的流程示意图。具体实施方式为了更进一步说明本专利技术的特征，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的保护范围加以限制。如图1-图2所示，本实施例公开了一种空间外差偏移拉曼光谱检测装置，包括：激光器10、空间外差拉曼光谱仪20、电控平移台30和控制设备40，激光器10安装在电控平移台30上，控制设备控制端与电控平移台30连接；空间外差拉曼光谱仪20包括第一闪耀光栅21、第二闪耀光栅22、分光器23、准直透镜24、全息窄带带阻滤光片25、成像透镜26和探测器27，被测样品50布置在激光器10的发射光路上，被测样品50的反射光路上依次布置有准直透镜24和分光器23，分光器23的两分束光光路上分别布置有第一闪耀光栅21和第二闪耀光栅22，分光器23的合束光光路上布置有全息窄带带阻滤光片25，成像透镜26位于全息窄带带阻滤光片25正后面，探测器27位于成像透镜26正后面，探测器27的输出端与控制设备40连接。具体来说，激光器10是激发光源，为532nm脉冲固体激光器10。具体来说，第一闪耀光栅21和第二闪耀光栅22均为反射式刻线衍射光栅，光栅刻槽线密度为150线/mm，面积为25mmx25mm。光栅入射光相对于光栅法线成littrow角。具体来说，分光器23用于分束来自被测样品50的光和合束光栅衍射反射光，尺寸为25mmx25mmx25mm。具体来说，准直透镜24用来准直来自被测样品50的光；全息窄带带阻滤光片25用来过滤瑞利散射光和荧光；成像透镜26用于将拉曼光成像于探测器27；探测器27为CCD面阵，用于探测拉曼光；电控平移台30用于移动激光器10，最大行程为50mm；控制设备40用于控制探测器27数据采集和控制电控平移台30移动。需要说明的是，本实施例中空间外差偏移拉曼光谱检测装置的工作原理为：激光器10发出的光照射于被测样品50，激发被测样品50发射反射光即拉曼光，拉曼光采用后向反射式方式收集；来自被测样品50的反射光经准直透镜24入射到分光器23，分光器23将一束光分为两束，分别射向第一闪耀光栅21和第二闪耀光栅22；经反射式刻线闪耀光栅分光后，合束于分光器23，形成干涉；经过分光器23合束的光射向全息窄带带阻滤光片25；经全息窄带带阻滤光片25后，通过成像透镜26成像于探测器27；控制设备40驱动探测器采集收据，经过数据处理后，获得拉曼光谱。控制设备40驱动电控平移台30移动激光器10，使激光器发射光照射于样品不同位置，获取这些位置的被测样品50拉曼光谱。如图3所示，本实施例公开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间外差偏移拉曼光谱检测装置，其特征在于，包括：激光器、空间外差拉曼光谱仪、电控平移台和控制设备，激光器安装在电控平移台上，控制设备控制端与电控平移台连接；/n空间外差拉曼光谱仪包括第一闪耀光栅、第二闪耀光栅、分光器、准直透镜、成像透镜、全息窄带带阻滤光片和探测器，被测样品布置在激光器的发射光路上，被测样品的反射光路上依次布置有准直透镜和分光器，分光器的两分束光光路上分别布置有第一闪耀光栅和第二闪耀光栅，分光器的合束光光路上布置有全息窄带带阻滤光片，成像透镜位于全息窄带带阻滤光片正后面，探测器位于成像透镜正后面，探测器的输出端与控制设备连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种空间外差偏移拉曼光谱检测装置，其特征在于，包括：激光器、空间外差拉曼光谱仪、电控平移台和控制设备，激光器安装在电控平移台上，控制设备控制端与电控平移台连接；
空间外差拉曼光谱仪包括第一闪耀光栅、第二闪耀光栅、分光器、准直透镜、成像透镜、全息窄带带阻滤光片和探测器，被测样品布置在激光器的发射光路上，被测样品的反射光路上依次布置有准直透镜和分光器，分光器的两分束光光路上分别布置有第一闪耀光栅和第二闪耀光栅，分光器的合束光光路上布置有全息窄带带阻滤光片，成像透镜位于全息窄带带阻滤光片正后面，探测器位于成像透镜正后面，探测器的输出端与控制设备连接。


2.如权利要求1所述的空间外差偏移拉曼光谱检测装置，其特征在于，所述激光器可随电控平移台移动。


3.如权利要求1所述的空间外差偏移拉曼光谱检测装置，其特征在于，所述第一闪耀光栅和第二闪耀光栅均为反射式刻线衍射光栅。


4.如权利要求1所述的空间外差偏移拉曼光谱检测装置，其特征在于，所述第一闪耀光栅和第二闪耀光栅的光栅入射光相对于光栅法线成littrow角。


5.一种空间外差偏移拉曼光谱检测方法，其特征在于，包括：
利用激光器发射光线照射于被测样品，以激发被测样品发射拉曼光至空间外差拉曼光谱仪，获得第一拉曼光谱和第二拉曼光谱，其中第一拉曼光谱为激发点与拉曼光收集点位于同一点的拉曼光谱，第二拉曼光谱为激发点与拉曼光收集点存在一定距离的拉曼光谱；
采用主成成分分析法分别对第一拉曼光谱和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪六三，王儒敬，黄子良，许桃胜，黄河，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34