一种基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪制造技术

本发明专利技术涉及一种基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪，包括激光器、贝塞尔光生成模块、样本台、拉曼信号收集模块和光谱仪，其中，激光器，用于通过传输光纤或空间自由光方式发射高斯光束；贝塞尔光生成模块，用于将激光器发射的高斯光束转换成贝塞尔光束，并将贝塞尔光束照射到样本上激发出瑞利散射信号和拉曼散射信号；样本台，用于放置样本，样本被所述贝塞尔光束照射后激发出瑞利散射信号和拉曼散射信号；拉曼信号收集模块，用于收集样本透射的瑞利散射信号和拉曼散射信号，并滤除瑞利散射信号，保留拉曼散射信号，耦合拉曼散射信号到光谱仪；光谱仪，用于接收拉曼信号收集模块收集的拉曼散射信号。本发明专利技术的模块化设计，使安装和携带更加方便。

【技术实现步骤摘要】
一种基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪
本专利技术属于拉曼光谱
，具体涉及一种基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪。
技术介绍
拉曼光谱是分子的振动光谱，不同的物质是由不同的化学结构组成，反映在拉曼光谱上就是不同的物质有着不同的拉曼光谱曲线，如世界上没有两个人的指纹是完全相同的，不同的物质的拉曼光谱是不尽相同的。拉曼光谱技术分析样品时的光源为一定频率的单色光，单色光入射到介质中会产生两种不同的散射过程，其中一种散射光的频率与入射光频率相同，称为瑞利散射光；另一种散射光频率与入射光频率不同，成为拉曼散射光，拉曼光谱技术用其中频率发生变化的散射光来分析物质结构，该技术目前应用于生物医学、药物化学、刑事调查、材料科学、食品安全和环境监测等领域。传统的拉曼光谱仪需要放置于特定的环境中使用，避免环境光或其他干扰光源的影响，而且需要采用高斯光束进行扩束照射到样本上采集信号，由于高斯光束在自由空间传播会发生衍射的本质以及镜头的影响，使拉曼光谱仪仅能聚焦到样品表面进行分析。传统的拉曼检测技术主要存在两方面的问题，一是结构复杂，组装繁琐，不易携带；二是拉曼光谱仪不能很好的进行厚透明样本、弱散射样本和毫米级厚度散射样本的深层分析和鉴定。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪。本专利技术的一个实施例提供了一种基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪，包括激光器、贝塞尔光生成模块、样本台、拉曼信号收集模块和光谱仪，其中，所述激光器，用于通过传输光纤或空间自由光方式发射高斯光束；所述贝塞尔光生成模块，将所述激光器发射的所述高斯光束转换成贝塞尔光束，并将所述贝塞尔光束照射到样本；所述样本台，用于放置样本，所述样本被所述贝塞尔光束照射后激发出所述瑞利散射信号和所述拉曼散射信号；所述拉曼信号收集模块，用于收集所述样本透射的所述瑞利散射信号和所述拉曼散射信号，并滤除所述瑞利散射信号，保留所述拉曼散射信号，耦合所述拉曼散射信号到所述光谱仪；所述光谱仪，用于接收所述拉曼信号收集模块收集的所述拉曼散射信号。本专利技术的一个实施例中，所述贝塞尔光生成模块包括第一光束质量优化模块、第一反射镜和第一贝塞尔光生成模块，所述第一光束质量优化模块和所述第一反射镜沿所述激光器发射的第一高斯光束的光路依次设置，所述第一贝塞尔光生成模块沿所述第一反射镜的反射方向设置，其中，所述第一光束质量优化模块，用于将所述激光器发射的所述第一高斯光束进行空间滤波、光谱滤波和扩束得到第一优化光束；所述第一反射镜，用于将所述第一优化光束反射到所述第一贝塞尔光生成模块上；所述第一贝塞尔光生成模块，用于将反射到所述第一贝塞尔光生成模块上的所述第一优化光束转换成第一贝塞尔光束，所述第一贝塞尔光束照射到所述样本上激发出第一瑞利散射信号和第一拉曼散射信号。本专利技术的一个实施例中，所述拉曼信号收集模块包括第一会聚透镜、第二反射镜、第一滤波模块和第一耦合透镜，所述第一会聚透镜和所述第二反射镜沿所述第一瑞利散射信号和所述第一拉曼散射信号的光路依次设置，所述第一滤波模块和所述第一耦合透镜沿所述第二反射镜反射的所述第一瑞利散射信号和所述第一拉曼散射信号的光路依次设置，其中，所述第一会聚透镜，用于会聚所述样本透射的所述第一瑞利散射信号和所述第一拉曼散射信号到所述第二反射镜上；所述第二反射镜，用于将会聚到所述第二反射镜上的所述第一瑞利散射信号和所述第一拉曼散射信号反射到所述第一滤波模块上；所述第一滤波模块，用于滤除反射到所述第一滤波模块上的所述第一瑞利散射信号，并保留所述第一拉曼散射信号；所述第一耦合透镜，用于耦合所述第一拉曼散射信号到所述光谱仪。本专利技术的一个实施例中，所述贝塞尔光生成模块包括第二光束质量优化模块和第二贝塞尔光生成模块，所述第二光束质量优化模块和所述第二贝塞尔光生成模块沿所述激光器发射的第二高斯光束的光路依次设置，其中，所述第二光束质量优化模块，用于将所述激光器发射的所述第二高斯光束进行空间滤波、光谱滤波和扩束得到第二优化光束；所述第二贝塞尔光生成模块，用于将所述第二优化光束转换成第二贝塞尔光束，所述第二贝塞尔光束照射到样本上激发出第二瑞利散射信号和第二拉曼散射信号。本专利技术的一个实施例中，所述拉曼信号收集模块包括第二会聚透镜、第三反射镜、第二滤波模块和第二耦合透镜，所述第二会聚透镜和所述第三反射镜沿所述第二瑞利散射信号和所述第二拉曼散射信号的光路依次设置，所述第二滤波模块和所述第二耦合透镜沿所述第三反射镜的反射方向依次设置，其中，所述第二会聚透镜，用于会聚所述样本透射的所述第二瑞利散射信号和所述第二拉曼散射信号到所述第三反射镜；所述第三反射镜，用于将所述第二会聚透镜会聚的所述第二瑞利散射信号和所述第二拉曼散射信号反射到所述第二滤波模块上；所述第二滤波模块，用于滤除所述第三反射镜反射的所述第二瑞利散射信号，并保留所述第二拉曼散射信号；所述第二耦合透镜，用于耦合所述第二拉曼散射信号到所述光谱仪。在本专利技术的一个实施例中，所述贝塞尔光生成模块包括第三耦合透镜和光纤模块，所述第三耦合透镜和所述光纤模块沿所述激光器发射的第三高斯光束的光路依次设置，其中，所述第三耦合透镜，用于将所述激光器发射的所述第三高斯光束进行耦合得到第四高斯光束；所述光纤模块，用于将所述第四高斯光束转换成第三贝塞尔光束，所述第三贝塞尔光束照射到样本上激发出第三瑞利散射信号和第三拉曼散射信号。在本专利技术的一个实施例中，所述拉曼信号收集模块包括第三会聚透镜、第四反射镜、第三滤波模块和第四耦合透镜，所述第三会聚透镜和所述第四反射镜沿所述第三瑞利散射信号和所述第三拉曼散射信号的光路依次设置，所述第三滤波模块和所述第四耦合透镜沿所述第四反射镜的反射方向依次设置，其中，所述第三会聚透镜，用于将所述样本透射的所述第三瑞利散射信号和所述第三拉曼散射信号会聚到所述第四反射镜；所述第四反射镜，用于将所述第三会聚透镜会聚的所述第三瑞利散射信号和所述第三拉曼散射信号反射到所述第三滤波模块；所述第三滤波模块，用于滤除所述第四反射镜反射的所述第三瑞利散射信号，并保留所述第三拉曼散射信号；所述第四耦合透镜，用于耦合所述第三拉曼散射信号到所述光谱仪。在本专利技术的一个实施例中，所述样本台为一种放置并固定样品的装置。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪，包括激光器、贝塞尔光生成模块、样本台、拉曼信号收集模块和光谱仪，且激光器、贝塞尔光生成模块、样本台、拉曼信号收集模块和光谱仪同时封装在本专利技术提供的一种基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪中，使系统模块化，组装和携带更加方便。同时，利用贝塞尔光束具有无衍射性和自恢复性的本质，可对厚透明样本、弱散射样本和毫米级厚度的散射样本的更深层的检测并提高所测样品的拉曼光谱的信噪比。附图说明<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，包括激光器(1)、贝塞尔光生成模块(2)、样本台(3)、拉曼信号收集模块(4)和光谱仪(5)，其中，/n所述激光器(1)，用于通过传输光纤或空间自由光方式发射高斯光束；/n所述贝塞尔光生成模块(2)，将所述激光器(1)发射的所述高斯光束转换成贝塞尔光束，并将所述贝塞尔光束照射到样本；/n所述样本台(3)，用于放置样本，所述样本被所述贝塞尔光束照射后激发出所述瑞利散射信号和所述拉曼散射信号；/n所述拉曼信号收集模块(4)，用于收集所述样本透射的所述瑞利散射信号和所述拉曼散射信号，并滤除所述瑞利散射信号，保留所述拉曼散射信号，耦合所述拉曼散射信号到所述光谱仪(5)；/n所述光谱仪(5)，用于接收所述拉曼信号收集模块(4)收集的所述拉曼散射信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，包括激光器(1)、贝塞尔光生成模块(2)、样本台(3)、拉曼信号收集模块(4)和光谱仪(5)，其中，
所述激光器(1)，用于通过传输光纤或空间自由光方式发射高斯光束；
所述贝塞尔光生成模块(2)，将所述激光器(1)发射的所述高斯光束转换成贝塞尔光束，并将所述贝塞尔光束照射到样本；
所述样本台(3)，用于放置样本，所述样本被所述贝塞尔光束照射后激发出所述瑞利散射信号和所述拉曼散射信号；
所述拉曼信号收集模块(4)，用于收集所述样本透射的所述瑞利散射信号和所述拉曼散射信号，并滤除所述瑞利散射信号，保留所述拉曼散射信号，耦合所述拉曼散射信号到所述光谱仪(5)；
所述光谱仪(5)，用于接收所述拉曼信号收集模块(4)收集的所述拉曼散射信号。


2.根据权利要求1所述的基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述贝塞尔光生成模块(2)包括第一光束质量优化模块(211)、第一反射镜(212)和第一贝塞尔光生成模块(213)，所述第一光束质量优化模块(211)和所述第一反射镜(212)沿所述激光器(1)发射的第一高斯光束的光路依次设置，所述第一贝塞尔光生成模块(213)沿所述第一反射镜(212)的反射方向设置，其中，
所述第一光束质量优化模块(211)，用于将所述激光器(1)发射的所述第一高斯光束进行空间滤波、光谱滤波和扩束得到第一优化光束；
所述第一反射镜(212)，用于将所述第一优化光束反射到所述第一贝塞尔光生成模块(213)上；
所述第一贝塞尔光生成模块(213)，用于将反射到所述第一贝塞尔光生成模块(213)上的所述第一优化光束转换成第一贝塞尔光束，所述第一贝塞尔光束照射到所述样本上激发出第一瑞利散射信号和第一拉曼散射信号。


3.根据权利要求2所述的基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述拉曼信号收集模块(4)包括第一会聚透镜(411)、第二反射镜(412)、第一滤波模块(413)和第一耦合透镜(414)，所述第一会聚透镜(411)和所述第二反射镜(412)沿所述第一瑞利散射信号和所述第一拉曼散射信号的光路依次设置，所述第一滤波模块(413)和所述第一耦合透镜(414)沿所述第二反射镜(412)反射的所述第一瑞利散射信号和所述第一拉曼散射信号的光路依次设置，其中，
所述第一会聚透镜(411)，用于会聚所述样本透射的所述第一瑞利散射信号和所述第一拉曼散射信号到所述第二反射镜(412)上；
所述第二反射镜(412)，用于将会聚到所述第二反射镜(412)上的所述第一瑞利散射信号和所述第一拉曼散射信号反射到所述第一滤波模块(413)上；
所述第一滤波模块(413)，用于滤除反射到所述第一滤波模块(413)上的所述第一瑞利散射信号，并保留所述第一拉曼散射信号；
所述第一耦合透镜(414)，用于耦合所述第一拉曼散射信号到所述光谱仪(5)。


4.根据权利要求1所述的基于贝塞尔光的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述贝塞尔光生成模块(2)包括第二光束质量优化模块(221)和第二贝塞尔光生成模块(222)，所述第二光束质量优化模块(221)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪利，任枫，占自银，杨上，王浩宇，曾琦，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61