一种拉曼光谱成像方法和成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种拉曼光谱成像装置，属于光谱成像技术领域，现有技术中，没有针对不同基底专门设计对应的物镜，本发明专利技术提供成像装置包括激光光源、对比选择单元、第一基底、第一物镜、第二基底、第二物镜以及光谱分析单元；应用广泛，可根据检测对象的特性进行选择，也可进行对比做科学研究之用。

【技术实现步骤摘要】
一种拉曼光谱成像方法和成像装置
本专利技术涉及光谱成像
，具体涉及一种拉曼光谱成像装置。
技术介绍
拉曼光谱是一种散射光谱，是印度科学家C.V.拉曼所发现的。基于拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面的信息，并应用于分子结构研究具有很大的价值。但是拉曼散射效应是个非常弱的过程，所以拉曼信号都很弱，要对表面吸附物种进行拉曼光谱研究几乎都要利用某种增强效应。现有技术中，最常见的表面增强拉曼光谱效应，表面增强拉曼光谱的基底是关键技术，大致有纳米颗粒基底、纳米线基底等，不同的基底之间在增强机理和增强的效果之间有显著差别，现有技术中没有针对这些差别针对性的提供光学系统。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种拉曼光谱成像方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤(1)将检测对象分别置于纳米线基底和纳米颗粒基底上；步骤(2)当选择纳米线阵列基底时，光源发出的光依次经过所述纳米线阵列基底、第一物镜和光谱分析单元；当选择纳米颗粒基底时，光源发出的光依次经过所述纳米颗粒基底、第二物镜和成像单元；步骤(3)所述成像单元将图像信息传输给上位机进行比较分析；其中，所述第一物镜从物方到像方依次包括由正屈光度的第一透镜和负屈光度的第二透镜组成的第一胶合透镜、由正屈光度的第三透镜和负屈光度的第四透镜组成的第二胶合透镜以及负屈光度的第五透镜；并满足d1/TTL>0.45，其中d1为所述所述第一透镜的半径，TTL为所述第一物镜的光学总长；所述第二物镜从物方到像方依次包括由正屈光度的第六透镜和负屈光度的第七透镜组成的第三胶合透镜、由正屈光度的第八透镜和负屈光度的第九透镜组成的第四胶合透镜以及负屈光度的第十透镜；所述第二物镜的视场角θ满足，110°>θ>70°度，所述第二物镜的数值孔径NA>0.6。优选地，所述第一物镜满足以下条件：1.2>f1/f40>1.9；3.7>f1/f2>1.1；5.1>f1/f3>2.4；其中，所述第一胶合透镜的焦距为f1,所述第二胶合透镜的焦距为f2，所述第五透镜的焦距为f3，所述第一物镜的总焦距为f40。优选地，所述第二物镜满足以下条件：1.7>f5/f60>1.3；2.7>f6/f60>1.5；-1.2>f7/f60>-1.6；其中，所述第三胶合透镜的焦距为f5,所述第四胶合透镜的焦距为f6，所述第十透镜的焦距为f7，所述第二物镜的总焦距为f60。本专利技术还提供了一种拉曼光谱成像装置，其特征在于：所述装置包括激光光源、对比选择单元、第一基底、第一物镜、第二基底、第二物镜以及光谱分析单元；当所述对比选择单元选择第一基底时，所述光源发出的光依次经过所述第一基底、所述第一物镜和所述光谱分析单元；其中第一基底是纳米线阵列基底；当所述对比选择单元选择第二基底时，所述光源发出的光依次经过所述第二基底、所述第二物镜和所述光谱分析单元；其中第二基底是纳米颗粒基底；所述第一物镜从物方到像方依次包括由正屈光度的第一透镜和负屈光度的第二透镜组成的第一胶合透镜、由正屈光度的第三透镜和负屈光度的第四透镜组成的第二胶合透镜以及负屈光度的第五透镜；并满足d1/TTL>0.45，其中d1为所述所述第一透镜的半径，TTL为所述第一物镜的光学总长；所述第二物镜从物方到像方依次包括由正屈光度的第六透镜和负屈光度的第七透镜组成的第三胶合透镜、由正屈光度的第八透镜和负屈光度的第九透镜组成的第四胶合透镜以及负屈光度的第十透镜；所述第二物镜的视场角θ满足，110°>θ>70°度，所述第二物镜的数值孔径NA>0.6。优选地，所述第一基底和所述第二基底都位于样品台上，所述样品台可通过旋转来替换所述第一基底和所述第二基底，所述样品台还可在X、Y、Z三个方向上进行微调。与现有技术方案相比，本专利技术至少具有以下专利技术点及相应的有益效果：(1)本专利技术根据纳米线基底和纳米颗粒基底的不同特性，针对性的设计了两组物镜，使用者可根据对象和基底的不同特性选择亦或是进行对比，该装置应用范围十分广泛。相比于现有技术，本专利技术针对的是纳米线和纳米颗粒的比较而对物镜进行了特别的设计。这一设计包括有对两种针对性的物镜的变换，采用了适于快速切换的旋转机构。该旋转机构可以在完成第一基底检测后快速切换成第二基底所需的物镜，这一点在纳米线和纳米颗粒的检测中非常重要。因为纳米线和纳米颗粒制备完成后需要快速完成检测，时间拖长，在封装前有引入杂质的风险，影响检测精度。因此使用例如旋转机构，利用旋转部件能够快速切换到所需的物镜，满足上检测的需要。(2)第一物镜组具体透镜的设计以及具体参数可最大化纳米线基底有效孔径大的优点。(3)第二物镜组具体透镜的设计以及具体参数针对纳米颗粒基底存在的缺陷，尽量提高分辨率，抑制该基底的缺陷。需要提出的是，这一物镜是针对拉曼光谱而进行的特别设计，并不是采用其他领域的物镜所能代替的。这是因为拉曼光谱有其自身的特点，其需要适应的波长范围宽，同时还要满足成像的要求。另外，拉曼光散射角大，需要的物镜数值孔径也要大。上述但不仅限于上述的特点决定了物镜需要特别定制，并不是通用的物镜能完成基底检测需求的。附图说明图1是本专利技术提供的拉曼光谱成像装置的框架图；图2是本专利技术第一物镜透镜组的结构图；图3是本专利技术第一物镜场曲和畸变图；图4是本专利技术第一物镜色像差图；图5是本专利技术第二物镜透镜组的结构图；图6是本专利技术第二物镜镜场曲和畸变图；图7是本专利技术第二物镜色像差图；图中：1、激光光源，2、对比选择单元，3、第一基底，4、第一物镜，5、第二基底，6、第二物镜，7、单色仪，8、CCD成像单元，9、上位机，11、第一物镜第一透镜，12、第一物镜第二透镜，13、第一物镜第三透镜，第一物镜21、第一物镜第四透镜，3、第一物镜第五透镜，51、第二物镜第一透镜、52、第二物镜第二透镜，61、第二物镜第三透镜，62、第二物镜第四透镜，7、第二物镜第五透镜。下面对本专利技术进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本专利技术的简易例子，并不代表或限制本专利技术的权利保护范围，本专利技术的保护范围以权利要求书为准。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。为更好地说明本专利技术，便于理解本专利技术的技术方案，本专利技术的典型但非限制性的实施例如下：实施例1在本实施例中，如图1所示，拉曼光谱成像装置包括激光光源10、对比选择单元20、第一基底30、第一物镜40、第二基底50、第二物镜60、CCD成像单元70以及上位机80。其中当对比选择单元20选择第一基底30来承载样品时，激光光源10发出的光线经过第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拉曼光谱成像方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：/n步骤(1)将检测对象分别置于纳米线基底和纳米颗粒基底上；/n步骤(2)当选择纳米线阵列基底时，光源发出的光依次经过所述纳米线阵列基底、第一物镜和光谱分析单元；当选择纳米颗粒基底时，光源发出的光依次经过所述纳米颗粒基底、第二物镜和成像单元；/n步骤(3)所述成像单元将图像信息传输给上位机进行比较分析；/n其中，所述第一物镜从物方到像方依次包括由正屈光度的第一透镜和负屈光度的第二透镜组成的第一胶合透镜、由正屈光度的第三透镜和负屈光度的第四透镜组成的第二胶合透镜以及负屈光度的第五透镜；/n并满足d

【技术特征摘要】
1.一种拉曼光谱成像方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤(1)将检测对象分别置于纳米线基底和纳米颗粒基底上；
步骤(2)当选择纳米线阵列基底时，光源发出的光依次经过所述纳米线阵列基底、第一物镜和光谱分析单元；当选择纳米颗粒基底时，光源发出的光依次经过所述纳米颗粒基底、第二物镜和成像单元；
步骤(3)所述成像单元将图像信息传输给上位机进行比较分析；
其中，所述第一物镜从物方到像方依次包括由正屈光度的第一透镜和负屈光度的第二透镜组成的第一胶合透镜、由正屈光度的第三透镜和负屈光度的第四透镜组成的第二胶合透镜以及负屈光度的第五透镜；
并满足d1/TTL>0.45，其中d1为所述所述第一透镜的半径，TTL为所述第一物镜的光学总长；
所述第二物镜从物方到像方依次包括由正屈光度的第六透镜和负屈光度的第七透镜组成的第三胶合透镜、由正屈光度的第八透镜和负屈光度的第九透镜组成的第四胶合透镜以及负屈光度的第十透镜；
所述第二物镜的视场角θ满足，110o>θ>70o度，所述第二物镜的数值孔径NA>0.6。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一物镜满足以下条件：
1.2>f1/f40>1.9；
3.7>f1/f2>1.1；
5.1>f1/f3>2.4；
其中，所述第一胶合透镜的焦距为f1,所述第二胶合透镜的焦距为f2，所述第五透镜的焦距为f3，所述第一物镜的总焦距为f40。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二物镜满足以下条件：
1.7>f5/f60>...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，徐晓轩，梁菁，王浩，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12