显微激光拉曼光谱仪及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种显微激光拉曼光谱仪及其工作方法，该显微激光拉曼光谱仪包括可见光光路结构、激光光路结构以及样品信号光路结构；可见光光路结构包括可见光光源、第一半反半透镜、第二半反半透镜、第一反射镜、显微物镜、第一聚焦透镜、光学镜头以及成像相机，所述显微物镜位于第一反射镜的下方；所述激光光路结构包括激光器以及拉曼滤光片；所述样品信号光路结构包括信号检测仪以及聚焦透镜组；所述可见光光路结构、激光光路结构以及样品信号光路结构均共用所述第一半反半透镜。该显微激光拉曼光谱仪采用无光纤耦合，可有效降低信号损失，有利于提高灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
显微激光拉曼光谱仪及其工作方法
本专利技术属于拉曼光谱仪
，具体涉及一种显微激光拉曼光谱仪及其工作方法。
技术介绍
显微激光拉曼光谱仪是一个集合了激光光谱学、精密机械和微电子系统的综合测量体系。其最终结果是获得散射介质在一定方向上具有一定偏振态的散射光强随频率分布的谱图。显微激光拉曼光谱仪分析是一种非破坏性的微区分析手段，液体、粉末及各种固体样品均不需特殊处理即可用于拉曼光谱的测定。拉曼光谱可以单独，或与其他技术(如X衍射谱、红外吸收光谱、中子散射等)结合起来应用，方便地确定离子、分子种类和物质结构。其应用主要是对各种固态、液态、气态物质的分子组成、结构及相对含量等进行分析，实现对物质的鉴别与定性。目前国内基于小型光纤光谱仪的显微激光拉曼光谱仪，通常采用光纤耦合的方式进行光信号的采集，通过光纤把激光光源导入到显微镜物镜中，然后通过显微物镜采集样品的拉曼光谱信号，通过拉曼光谱再用光纤耦合到光纤光谱仪中，这个过程由于都是采用商业化低成本的光纤耦合器(一般采用SMA950)，倒置每次光信号进出光纤都会损失50％以上。而拉曼散射信号只相当于瑞利散射信号的百万分之一，对于显微光路的信号就更加的微弱，导致拉曼光谱仪的灵敏度低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种显微激光拉曼光谱仪及其工作方法，该显微激光拉曼光谱仪可有效降低信号损失，有利于提高灵敏度。其技术方案如下：显微激光拉曼光谱仪，包括光谱仪主体，所述光谱仪主体上设有可见光光路结构、激光光路结构以及样品信号光路结构；可见光光路结构包括可见光光源、第一半反半透镜、第二半反半透镜、第一反射镜、显微物镜、第一聚焦透镜、光学镜头以及成像相机，所述可见光光源、第二半反半透镜、第一半反半透镜、第一反射镜以及显微物镜之间形成可见光输出路径，所述显微物镜、第一反射镜、第一半反半透镜、第二半反半透镜、第一聚焦透镜、光学镜头以及成像相机之间形成可见光信号输入路径，所述显微物镜位于第一反射镜的下方；所述激光光路结构包括激光器以及拉曼滤光片，所述激光器、拉曼滤光片、第一半反半透镜、第一反射镜以及显微物镜之间形成激光输出路径；所述样品信号光路结构包括信号检测仪以及聚焦透镜组，所述显微物镜、第一反射镜、第一半反半透镜、拉曼滤光片、聚焦透镜组以及信号检测仪形成样品信号输入路径；所述可见光光路结构、激光光路结构以及样品信号光路结构均共用所述第一半反半透镜。可见光光源发射出可见光光束，可见光光束依次沿可见光输出路径传输至显微物镜，显微物镜将可见光光束聚焦在样品上；可见光信号通过显微物镜依次沿可见光信号输入路径传输进入成像相机里进行可见光信号成像，便于观察、确定待测样品的微区目标位置；激光光束发射出激光光束，并依次沿激光输出路径传输至显微物镜，显微物镜将激光光束聚焦在样品上；样品的拉曼光谱信号通过显微物镜依次沿样品信号输入路径传输进入信号检测仪，在信号检测仪内部分光，获取不同波长位置的拉曼光谱信息。可见光光路结构、激光光路结构以及样品信号光路结构均采用无光纤耦合，避免了光纤耦合导致光信号损失，从而实现提高设备的灵敏度，同时提高检测效率；且可见光光路结构、激光光路结构以及样品信号光路结构均共用第一半反半透镜，可同时实现样品的可见光观测以及拉曼光谱信号的采集，还可实施观测激光光束照射在样品的具体位置，利于采集样品的拉曼光谱信号，提高设备灵敏度。在其中一个实施例中，所述可见光光路结构还包括第二反射镜，所述第一半反半透镜、第二半反半透镜以及第二反射镜均与可见光光源发出的可见光束呈第一预设角度设置，所述第一半反半透镜、第二半反半透镜以及第二反射镜间间隔设置，所述第二反射镜位于可见光信号输入路径上,且所述第一聚焦透镜位于第二半反半透镜以及第二反射镜之间，所述可见光信号通过第二反射镜反射传输至光学镜头。可见光信号经第一聚焦透镜聚焦后，通过第二反射镜改变可见光信号的传输方向，将可见光信号传输至光学镜头，可合理布置设备内可见光光路结构的安装位置，节省设备空间，降低成本。在其中一个实施例中，所述激光光路结构还包括第三反射镜以及第四反射镜，所述第三反射镜与第四反射镜均与激光器发出的激光光束呈第一预设角度设置，所述第三反射镜以及第四反射镜均位于激光输出路径上，所述激光光束依次通过第三反射镜以及第四反射镜反射传输至拉曼滤光片。激光光束通过第三反射镜以及第四反射镜两次改变传输方向后传输至拉曼滤光片，合理布置设备内激光光路结构的安装位置，节省设备空间，降低成本。在其中一个实施例中，所述样品信号光路结构还包括第五反射镜，所述第五反射镜与样品信号呈第二预设角度设置，所述第五反射镜位于样品信号输入路径上聚焦透镜组的后方，所述样品信号通过第五反射镜反射传输至信号检测仪。样品拉曼光谱信号经聚焦透镜组聚焦后，通过第五反射镜改变传输方向，将样品拉曼光谱信号传输至信号检测仪，合理布置设备内样品信号光路结构的安装位置，节省设备空间，降低成本。在其中一个实施例中，所述聚焦透镜组位于拉曼滤光片与第五反射镜之间，所述聚焦透镜组至少包括第二聚焦透镜以及第三聚焦透镜，所述第二聚焦透镜以及第三聚焦透镜齐平设置，且所述第二聚焦透镜以及第三聚焦透镜之间间隔设置。样品信号通过第二聚焦透镜以及第三聚焦透镜两次聚焦，保证样品信号聚焦耦合成功。在其中一个实施例中，所述光谱仪主体上还设有载物平台以及升降机构，所述载物平台与升降机构连接，所述载物平台位于显微物镜的下方。样品放置于载物平台上，通过升降机构调节载物平台，以调整样品至最佳焦点位置，便于观察样品的微区目标位置以及激光最佳聚焦点，利于提高灵敏度，提高检测效率。在其中一个实施例中，所述载物平台包括平台底座以及载物台主体，所述平台底座上设有第一活动槽，所述第一活动槽沿光谱仪主体的x轴方向设置，所述载物台主体与第一活动槽间活动连接。所述平台底座上设有第二活动槽，所述第二活动槽沿光谱仪主体的y轴方向设置，所述载物平台与升降机构之间设有连接杆，且所述载物平台通过连接杆与升降机构连接，所述连接杆的其中一端与升降机构固定连接，另一端与第二活动槽活动连接。通过以上设置，可沿xy轴方向移动载物平台，将样品调整至最佳焦点位置。在其中一个实施例中，所述光谱仪主体的外壳上设有第一遮光门以及第二遮光门，所述第一遮光门以及第二遮光门均弯曲设置，当关闭所述第一遮光门以及第二遮光门时，所述第一遮光门、第二遮光门以及光谱仪主体的外壳间形成腔体，所述载物平台、升降机构以及显微物镜均位于所述腔体内。第一遮光门以及第二遮光门的设置可有效遮挡外界光线，避免外界光线干扰，影响检测的正常进行，提高检测准确度。在其中一个实施例中，显微激光拉曼光谱仪的工作方法，包括以下步骤：开启可见光光源，可见光光源发射出可见光光束；可见光光束照射至第二半反半透镜上，并反射传输至第一半反半透镜，通过第一半反半透镜反射传输至第一反射镜，第一反射镜将可见光光束反射传输至显微物镜上，显微物镜将可见光光束聚焦至样品上；可见光信号通过显微物镜传输至第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.显微激光拉曼光谱仪，包括光谱仪主体，其特征在于，所述光谱仪主体上设有可见光光路结构、激光光路结构以及样品信号光路结构；/n可见光光路结构包括可见光光源、第一半反半透镜、第二半反半透镜、第一反射镜、显微物镜、第一聚焦透镜、光学镜头以及成像相机，所述可见光光源、第二半反半透镜、第一半反半透镜、第一反射镜以及显微物镜之间形成可见光输出路径，所述显微物镜、第一反射镜、第一半反半透镜、第二半反半透镜、第一聚焦透镜、光学镜头以及成像相机之间形成可见光信号输入路径，所述显微物镜位于第一反射镜的下方；/n所述激光光路结构包括激光器以及拉曼滤光片，所述激光器、拉曼滤光片、第一半反半透镜、第一反射镜以及显微物镜之间形成激光输出路径；/n所述样品信号光路结构包括信号检测仪以及聚焦透镜组，所述显微物镜、第一反射镜、第一半反半透镜、拉曼滤光片、聚焦透镜组以及信号检测仪形成样品信号输入路径；/n所述可见光光路结构、激光光路结构以及样品信号光路结构均共用所述第一半反半透镜。/n

【技术特征摘要】
1.显微激光拉曼光谱仪，包括光谱仪主体，其特征在于，所述光谱仪主体上设有可见光光路结构、激光光路结构以及样品信号光路结构；
可见光光路结构包括可见光光源、第一半反半透镜、第二半反半透镜、第一反射镜、显微物镜、第一聚焦透镜、光学镜头以及成像相机，所述可见光光源、第二半反半透镜、第一半反半透镜、第一反射镜以及显微物镜之间形成可见光输出路径，所述显微物镜、第一反射镜、第一半反半透镜、第二半反半透镜、第一聚焦透镜、光学镜头以及成像相机之间形成可见光信号输入路径，所述显微物镜位于第一反射镜的下方；
所述激光光路结构包括激光器以及拉曼滤光片，所述激光器、拉曼滤光片、第一半反半透镜、第一反射镜以及显微物镜之间形成激光输出路径；
所述样品信号光路结构包括信号检测仪以及聚焦透镜组，所述显微物镜、第一反射镜、第一半反半透镜、拉曼滤光片、聚焦透镜组以及信号检测仪形成样品信号输入路径；
所述可见光光路结构、激光光路结构以及样品信号光路结构均共用所述第一半反半透镜。


2.如权利要求1所述显微激光拉曼光谱仪，其特征在于，所述可见光光路结构还包括第二反射镜，所述第一半反半透镜、第二半反半透镜以及第二反射镜均与可见光光源发出的可见光束呈第一预设角度设置，所述第一半反半透镜、第二半反半透镜以及第二反射镜间间隔设置，所述第二反射镜位于可见光信号输入路径上,且所述第一聚焦透镜位于第二半反半透镜以及第二反射镜之间，所述可见光信号通过第二反射镜反射传输至光学镜头。


3.如权利要求1所述显微激光拉曼光谱仪，其特征在于，所述激光光路结构还包括第三反射镜以及第四反射镜，所述第三反射镜与第四反射镜均与激光器发出的激光光束呈第一预设角度设置，所述第三反射镜以及第四反射镜均位于激光输出路径上，所述激光光束依次通过第三反射镜以及第四反射镜反射传输至拉曼滤光片。


4.如权利要求1所述显微激光拉曼光谱仪，其特征在于，所述样品信号光路结构还包括第五反射镜，所述第五反射镜与样品信号呈第二预设角度设置，所述第五反射镜位于样品信号输入路径上聚焦透镜组的后方，所述样品信号通过第五反射镜反射传输至信号检测仪。


5.如权利要求4所述显微激光拉曼光谱仪，其特征在于，所述聚焦透镜组位于拉曼滤光片与第五反射镜之间，所述聚焦透镜组至少包括第二聚焦透镜以及第三聚焦透镜，所述第二聚焦透镜以及第三聚焦透镜齐平设置，且所述第二聚焦透镜以及第三聚焦透镜之间间隔设置。...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁世健，
申请(专利权)人：广州贝拓科学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44