对样本执行光谱分析的系统和方法技术方案

提供了一种用于对样本执行光谱分析的系统，以及一种对样本执行光谱分析的方法，该系统包括与样本的表面相邻定位的透镜阵列，使得入射电磁辐射在照射样本的表面之前穿过透镜阵列，并且其中透镜阵列还被配置为引导入射电磁辐射穿过其中以形成多个入射电磁辐射，所述多个入射电磁辐射中的每一个照射样本的表面上的不同聚焦斑。上的不同聚焦斑。上的不同聚焦斑。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对样本执行光谱分析的系统和方法


[0001]本公开广泛地涉及对样本执行光谱分析的系统和方法。

技术介绍

[0002]Raman光谱是一种有用的技术，用于观察分子中的振动、旋转和其它低频模式。Raman光谱依赖于光子的非弹性散射，称为Raman散射。通常，激发光源(例如，单色激光)被用于照亮样本，从而与分子中的振动、旋转和其它低频模式交互。与激光对应的波长处的弹性散射辐射(即，Rayleigh散射)被过滤，而其余的散射辐射被收集以获得光谱。一般而言，化学键的振动或旋转对于不同类型的分子是不同的。照此，Raman光谱仪可以提供可以通过其识别分子的指纹。
[0003]但是，与Rayleigh散射相比，Raman散射信号往往弱。一方面，弱Raman散射信号使得难以将Raman散射光与反射的激发光分开。通常，在可以检测Raman散射光之前，使用陷波滤波器、边缘通滤波器或带通滤波器过滤掉反射的激发光。另一方面，Raman散射信号的功率非常低，以至于检测中的信噪比(SNR)也低。
[0004]增加Raman散射信号强度的一种方式是增加用于照亮样本的激光功率。但是，如果激光功率太高，那么会损坏一些样本。更糟糕的是，如果样本是易燃的，那么增加的激光功率会破坏样本。
[0005]对于台式/桌面Raman系统，Raman散射信号弱的问题可能不会构成重大挑战，因为通常采用具有相对高灵敏度和相对低背景噪声检测器的Raman光谱仪。但是，Raman散射弱的问题在便携式Raman光谱仪中变得更加严重。对于此类便携式设备，通常采用尺寸和空间有限的检测器，从而导致相对低的灵敏度和高噪声。虽然这种类型的光谱仪对于透射/反射的光谱和荧光信号的检测可以足够灵敏，但如果输入功率低，那么这些光谱仪的噪声会与Raman信号一样高，从而导致低SNR。对于这些光谱仪，经由增加激光功率来增加Raman信号可能是不可行的。
[0006]因此，需要对样本执行光谱分析的系统和方法，其寻求解决或至少改善一个或多个上述问题。

技术实现思路

[0007]一方面，提供了一种用于对样本执行光谱分析的系统，该系统包括与样本的表面相邻定位的透镜阵列，使得入射电磁辐射在照射样本的表面之前穿过透镜阵列，并且其中透镜阵列还被配置为引导入射电磁辐射穿过其中以形成多个入射电磁辐射，多个入射电磁辐射中的每一个照射样本的表面上的不同聚焦斑。
[0008]在本文公开的系统的一个实施例中，透镜阵列包括部署在支撑层上的多个透镜，并且其中支撑层是基本刚性的层，或被配置为基本符合样本的表面的基本柔性的层。
[0009]在本文公开的系统的一个实施例中，透镜阵列被配置为接触样本的表面；或被配置为距样本的表面不超过1000μm定位。
[0010]在本文公开的系统的一个实施例中，透镜阵列包括焦平面，使得样本的表面被布置为基本平行于焦平面。
[0011]在本文公开的系统的一个实施例中，系统还包括被配置为发射入射电磁辐射的单色电磁波发射器，其中入射电磁辐射具有选自紫外、可见或红外光谱的频率。
[0012]在本文公开的系统的一个实施例中，透镜阵列还被配置为将来自样本的散射电磁辐射引导至光谱仪的检测器单元，所述散射电磁辐射包括从样本反射或散射的辐射。
[0013]在本文公开的系统的一个实施例中，散射电磁辐射包括Raman信号，与入射电磁辐射的频率相比，所述Raman信号具有更高或更低的频率。
[0014]在本文公开的系统的一个实施例中，系统还包括光学组件，其被配置为将来自发射器的入射电磁辐射朝着透镜阵列引导，该光学组件还被配置为将来自透镜阵列的散射电磁辐射引导至光谱仪的检测器单元。
[0015]在本文公开的系统的一个实施例中，光学组件包括分束器，其被配置为接收来自发射器的入射电磁辐射并将其朝着透镜阵列反射，所述分束器还被配置为将来自透镜阵列的散射电磁辐射反射到光谱仪的检测器单元；滤波器，其被配置为从散射电磁辐射中滤除具有与入射电磁辐射基本相同频率的电磁波；以及聚焦透镜，其被配置为将散射电磁辐射引导至光谱仪的检测器单元。
[0016]一方面，提供了一种对样本执行光谱分析的方法，该方法包括将透镜阵列定位成与样本的表面相邻，使得入射电磁辐射在照射样本的表面之前穿过透镜阵列，引导入射电磁辐射穿过透镜阵列以形成多个入射电磁辐射，使得多个入射电磁辐射中的每一个照射样本的表面上的不同聚焦斑。
[0017]在本文公开的方法的一个实施例中，透镜阵列包括部署在支撑层上的多个透镜，并且其中支撑层是基本刚性的层，或被配置为基本符合样本的表面的基本柔性的层。
[0018]在本文公开的方法的一个实施例中，将透镜阵列定位成与样本的表面相邻包括使透镜阵列接触样本的表面，或将透镜阵列定位在距样本的表面不超过1000μm处。
[0019]在本文公开的方法的一个实施例中，方法还包括将透镜阵列定位成使得样本的表面基本平行于透镜阵列的焦平面。
[0020]在本文公开的方法的一个实施例中，方法还包括从单色电磁波发射器发射入射电磁辐射，其中入射电磁辐射具有选自紫外、可见或红外光谱的频率。
[0021]在本文公开的方法的一个实施例中，方法还包括将穿过透镜阵列的散射电磁辐射引导至光谱仪的检测器单元，其中散射电磁辐射包括从样本反射或散射的辐射。
[0022]在本文公开的方法的一个实施例中，散射电磁辐射包括与入射电磁辐射的频率相比具有更高或更低频率的Raman信号。
[0023]在本文公开的方法的一个实施例中，方法还包括提供光学组件以将来自发射器的入射电磁辐射朝着透镜阵列引导，并将来自透镜阵列的散射电磁辐射引导至光谱仪的检测器单元。
[0024]在本文公开的方法的一个实施例中，方法还包括接收来自发射器的入射电磁辐射并将其朝着透镜阵列反射；将散射电磁波辐射从透镜阵列反射到检测器单元；过滤散射电磁波辐射以从散射电磁波辐射中滤除具有与入射电磁波辐射基本相同波长的电磁波；以及将过滤后的散射电磁辐射聚焦到光谱仪的检测器单元中。
[0025]一方面，提供了一种用于对样本执行光谱分析的系统的附件，该附件包括透镜阵列，该透镜阵列被配置为定位成与样本的表面相邻，使得用于照射样本的表面的入射电磁辐射在照射样本的表面之前穿过透镜阵列，并且其中透镜阵列还被配置为引导入射电磁辐射穿过其中以形成多个入射电磁辐射，多个入射电磁辐射中的每一个照射样本的表面上的不同聚焦斑。
[0026]在本文公开的附件的一个实施例中，透镜阵列包括部署在支撑层上的多个透镜，并且其中支撑层是基本刚性的层，或被配置为基本符合样本的表面的基本柔性的层。
附图说明
[0027]通过以下书面描述仅作为示例并结合附图，本专利技术的示例实施例将被更好地理解并且对本领域普通技术人员而言是显而易见的，其中：
[0028]图1是示例实施例中用于对样本执行光谱分析的系统的示意图。
[0029]图2A是示例实施例中用于对样本执行光谱分析的系统的透视图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对样本执行光谱分析的系统，该系统包括，与样本的表面相邻定位的透镜阵列，使得入射电磁辐射在照射样本的表面之前穿过透镜阵列，并且其中透镜阵列还被配置为引导入射电磁辐射穿过其中以形成多个入射电磁辐射，所述多个入射电磁辐射中的每一个照射样本的表面上的不同聚焦斑。2.如权利要求1所述的系统，其中透镜阵列包括部署在支撑层上的多个透镜，并且其中支撑层是基本刚性的层，或被配置为基本符合样本的表面的基本柔性的层。3.如权利要求1所述的系统，其中透镜阵列被配置为接触样本的表面；或被配置为距样本的表面不超过1000μm定位。4.如权利要求1所述的系统，其中透镜阵列包括焦平面，使得样本的表面被布置为基本平行于焦平面。5.如权利要求1所述的系统，还包括被配置为发射入射电磁辐射的单色电磁波发射器，其中入射电磁辐射具有选自紫外、可见或红外光谱的频率。6.如权利要求5所述的系统，其中透镜阵列还被配置为将来自样本的散射电磁辐射引导至光谱仪的检测器单元，所述散射电磁辐射包括从样本反射或散射的辐射。7.如权利要求6所述的系统，其中散射电磁辐射包括Raman信号，与入射电磁辐射的频率相比，所述Raman信号具有更高或更低的频率。8.如权利要求7所述的系统，还包括光学组件，所述光学组件被配置为将来自发射器的入射电磁辐射朝着透镜阵列引导，该光学组件还被配置为将来自透镜阵列的散射电磁辐射引导至光谱仪的检测器单元。9.如权利要求8所述的系统，其中光学组件包括，分束器，被配置为接收来自发射器的入射电磁辐射并将其朝着透镜阵列反射，所述分束器还被配置为将来自透镜阵列的散射电磁辐射反射到光谱仪的检测器单元；滤波器，被配置为从散射电磁辐射中滤除具有与入射电磁辐射基本相同频率的电磁波；以及聚焦透镜，被配置为将散射电磁辐射引导至光谱仪的检测器单元。10.一种对样本执行光谱分析的方法，该方法包括，将透镜阵列定位成与样本的表面相邻，使得入射电磁辐射在照射样本的表面之前穿过透镜阵列，引导入射电磁辐射穿过透镜阵列以形成多个入射电磁辐射，使得所述多个入射...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪明辉，李阳，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：