激光拉曼光谱仪制造技术

本发明专利技术公开了一种激光拉曼光谱仪。它是在普通激光拉曼光谱仪上，增加光强监控器和光电传感器的机械控制系统。单色仪外壳底安装电磁铁，电磁铁线圈与开关串联后并联在光强监控器内部的整流桥输出端，光电传感器与光强监控器内部的电位器输入端并联，杠杆安装在单色仪外壳的入射狭缝所在的侧面上，铁磁块悬吊在杠杆短臂一侧，杠杆的长臂外端头安装光电传感器，限位支架固定在单色仪外壳的侧面，杠杆的长臂悬挂配重块。光强监控器输入端与光电传感器相连，输出端和与光强电压表并联。本发明专利技术克服了普通激光拉曼光谱仪在实验过程中光路难调、费时费力的缺陷，用观察电压表代替观察光，显著改善了实验条件。它用于物理实验教学或科研中的拉曼光谱实验。

Raman spectrometer

【技术实现步骤摘要】
激光拉曼光谱仪
本专利技术涉及一种物理学的光谱实验装置，尤其指一种激光拉曼光谱仪。
技术介绍
激光拉曼光谱实验是国内各个高校近代物理实验（化学类相关专业也用它）常做的一个实验项目，激光拉曼光谱仪还广泛用于物理、化学等学科的科研。在现有技术中，该实验仪的激光器电源与半导体激光器相连，最底部的电箱内安装有电子电路和步进电机及其驱动电路等。电箱的上部安装单色仪外壳。单色仪外壳的一个侧面安装出射狭缝和出射狭缝宽度调节机构及光电倍增管光强探测机构。单色仪外壳的另一个相邻侧面安装入射狭缝和入射狭缝宽度调节机构。单色仪外壳的底部安装准直镜和物镜及平面反射镜。平面衍射光栅可转动式安装在单色仪外壳的底部并且和下面的步进电机驱动机构连接。电箱上部的另一个区域还安装聚焦镜筒、待测样品、凹面反射镜、各部件的三维调节架等光路部件。实验时，激光打在样品上产生拉曼光，通过手工调节光路，这些拉曼光通过聚焦镜筒聚焦在入射狭缝并由此进入单色仪内的准直镜变成平行光，然后投射到平面衍射光栅把不同波长的拉曼光分开不同的反射角，再投向由凹面反射镜构成的物镜聚焦，最后通过平面反射镜射向出射狭缝区域，某个波长的光就进入狭缝（但其他波长的光被挡住进入不了狭缝），最后打到光电倍增管变成该波长的电信号。该电信号送入模数转换器等电路再送入电脑，就在电脑显示屏显示该波长的谱线；当平面衍射光栅在步进电机驱动下转到另一个角度，另一个波长的光又进入了入射狭缝，进而在电脑显示屏上又显示出该波长的光谱线，---如此进行下去，就形成了拉曼光谱不同波长谱线的扫描，最终在电脑显示屏上显示出扫描谱线的各条拉曼谱线。但是，上述功能的实现，必须先用手工调好光路才行，否则是得不到拉曼谱线的。这就要求在全黑的室内环境下，手动调节拉曼光（这包括直接投射过来的和经过凹面反射镜反射过来的）聚焦在入射狭缝。但是该光较弱，不容易观察清楚，调节起来连老师都感到很费力。学生自己往往不清楚自己是否调好了。如果没调好接着做后续的实验内容比如寻找拉曼谱线等，往往找不到，必须反过头来重新再进行多次的上述调节，很是费时费力。即便调好了光路，一旦更换测试样品还得重新调节光路，而测试样品不光是四氯化碳，因此每次实验学生至少要调节两次光路很是麻烦。激光拉曼实验仪还广泛用于物理、化学等学科的科研，快速调节其光路也是科研需求。可见，改进激光拉曼光谱仪光路调节手段很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可快速调节好光路的拉曼光谱仪，并且仪器操作简单方便、成本低。为了实现上述目的，本专利技术的激光器电源24与半导体激光器相连，电箱1上部安装单色仪外壳2，单色仪外壳2的一个侧面安装出射狭缝5及出射狭缝宽度调节机构4及光电倍增管3（确切地说应该叫光电倍增管光强探测机构，本文下述简称光电倍增管）；单色仪外壳2的另一个相邻侧面安装入射狭缝10和入射狭缝宽度调节机构11。单色仪外壳2的底部安装准直镜8和物镜7及平面反射镜6，平面衍射光栅9可转动式安装在单色仪外壳2的底部并且和下面的步进电机驱动机构连接。电箱1上部的另一个区域安装聚焦镜筒12和样品14及凹面反射镜13。单色仪外壳2的底部还安装电磁铁15。电磁铁15的线圈与电磁铁开关25串联后并联在光强监控器22内部的整流桥输出端。光电传感器20与光强监控器22内部的电位器47的输入端并联。杠杆18通过转轴17可转动式固定在单色仪外壳2的入射狭缝10所在的侧面上。铁磁块16上的挂钩插入杠杆18短臂一侧的小孔内，杠杆18的长臂外端头安装光电传感器20。限位支架21固定在单色仪外壳2的侧面并处于杠杆18长臂一侧，杠杆18的长臂还悬挂配重块19。为了最大限度地降低放大电路的热噪声对微弱光强测量的影响，提高拉曼光强探测灵敏度，光强监控器22中的直流放大器由带恒流源的差动放大器构成。为了方便调节光强探测输出大小，以适应不同环境下对输入光强电压表的电压大小的要求，防止超量程，还把差动放大器的差模输入端A和B与电位器47的输出端并联。差动放大器的双端输出端C和D与光强电压表23并联，稳压电源的输出端与差动放大器的电源输入端并联。为了提高电磁铁15和铁磁块16之间的吸引力，铁磁块16是由电磁铁构成的，铁磁块16的线圈与电磁铁15的线圈连接（串联或并联）。由于本专利技术在现有技术的激光拉曼光谱仪中增加了光路调节用的光强探测监控系统，实验时通过接通电磁铁15的电源，使得杠杆18右端翘起，光电传感器20随之上移到了入射狭缝10的位置，从而它可以接收来自入射狭缝10的光线并测量光强电压。通过调节光路把光强电压调到最高就表示光路正好聚焦在入射狭缝10的位置，此时光路就调好了。然后关闭电磁铁开关25，电磁铁15就失去磁性并在配重块19的重力作用下，使光电传感器20下降不挡来自入射狭缝10的光线了，这就可进入拉曼光谱实验的后续实验过程。该调节过程是通过快捷方便地观察电压表读数并控制来实现的，克服了传统的很费力费时直接用眼睛看投向入射狭缝的光带来的不足，克服了现有技术的激光拉曼光谱仪在实验过程中光路难调、费时费力的缺陷，用观察电压表代替观察很弱的光，显著改善了实验条件和手段，并且电路结构成本低、操作使用方便。附图说明图1是本专利技术的整机原理图。图2是本专利技术的光强监控器内部电路图。具体实施方式在图1中，激光器电源24与半导体激光器相连，半导体激光器位于电箱1内部样品14区域一侧。半导体激光器的光经过反射光路从底部投射到样品14中产生拉曼光。最底部的电箱1内安装有整机的电子电路和步进电机及其驱动电路等。电箱1上部安装单色仪外壳2，单色仪外壳2上部还有一个盖子（图1中没画）。单色仪外壳2的一个侧面安装出射狭缝5及出射狭缝宽度调节机构4及光电倍增管3（确切地说应该叫光电倍增管光强探测机构，本文简称光电倍增管）。单色仪外壳2的另一个相邻侧面安装入射狭缝10和入射狭缝宽度调节机构11。单色仪外壳2的底部安装准直镜8和物镜7及平面反射镜6，平面衍射光栅9可转动式安装在单色仪外壳2的底部并且和下面的步进电机驱动机构连接。电箱1上部的另一个区域（在入射狭缝10一侧）安装聚焦镜筒12和样品14（样品14实际是石英玻璃管内部装满测试样品比如四氯化碳液体等）及凹面反射镜13，聚焦镜筒12及样品14及凹面反射镜13都是安装在各自的三维调节架上（调节光路主要就是调节这3套三维调节架）。通过调节这三个各自独立的三维调节架，就可改变样品14被激光照射后发出的光是否聚焦在入射狭缝10上，这一项实验内容是最难调好的，是仪器调节的难点。为了解决上述难题，本专利技术在普通拉曼光谱仪基础上增加了光路调试用的光强探测监控系统。把单色仪外壳2的底部用螺丝固定安装电磁铁15。电磁铁15的线圈与电磁铁开关25串联后并联在光强监控器22内部的整流桥输出端（见图2）。光电传感器20与光强监控器22内部的电位器47的输入端并联（见图2）。用钢材或硬质塑料制作一个长条形状的杠杆18。杠杆18的左侧钻两个小孔，内端的一个小孔作为杠杆18的转轴孔，转轴17的一端插入该小孔作为杠杆18的支点，转轴17的另一端用丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光拉曼光谱仪，激光器电源（24）与半导体激光器相连，电箱（1）上部安装单色仪外壳（2），单色仪外壳（2）的一个侧面安装出射狭缝（5）及出射狭缝宽度调节机构（4）及光电倍增管（3），单色仪外壳（2）的另一个相邻侧面安装入射狭缝（10）和入射狭缝宽度调节机构（11），单色仪外壳（2）的底部安装准直镜（8）和物镜（7）及平面反射镜（6），平面衍射光栅（9）可转动式安装在单色仪外壳（2）的底部并且和下面的步进电机驱动机构连接，电箱（1）上部的另一个区域安装聚焦镜筒（12）和样品（14）及凹面反射镜（13），其特征是单色仪外壳（2）的底部安装电磁铁（15），电磁铁（15）的线圈与电磁铁开关（25）串联后并联在光强监控器（22）内部的整流桥输出端，光电传感器（20）与光强监控器（22）内部的电位器（47）的输入端并联，杠杆（18）通过转轴（17）可转动式固定在单色仪外壳（2）的入射狭缝（10）所在的侧面上，铁磁块（16）上的挂钩插入杠杆（18）短臂一侧的小孔内，杠杆（18）的长臂外端头安装光电传感器（20），限位支架（21）固定在单色仪外壳（2）的侧面并处于杠杆（18）长臂一侧，杠杆（18）的长臂还悬挂配重块（19）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种激光拉曼光谱仪，激光器电源（24）与半导体激光器相连，电箱（1）上部安装单色仪外壳（2），单色仪外壳（2）的一个侧面安装出射狭缝（5）及出射狭缝宽度调节机构（4）及光电倍增管（3），单色仪外壳（2）的另一个相邻侧面安装入射狭缝（10）和入射狭缝宽度调节机构（11），单色仪外壳（2）的底部安装准直镜（8）和物镜（7）及平面反射镜（6），平面衍射光栅（9）可转动式安装在单色仪外壳（2）的底部并且和下面的步进电机驱动机构连接，电箱（1）上部的另一个区域安装聚焦镜筒（12）和样品（14）及凹面反射镜（13），其特征是单色仪外壳（2）的底部安装电磁铁（15），电磁铁（15）的线圈与电磁铁开关（25）串联后并联在光强监控器（22）内部的整流桥输出端，光电传感器（20）与光强监控器（22）内部的电位器（47）的输入端并联，杠杆（18...

【专利技术属性】
技术研发人员：金峰，赵杰，
申请(专利权)人：吴玉珍，
类型：发明
国别省市：山东;37