双波长光源拉曼光谱仪系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双波长光源拉曼光谱仪系统，包括：激光光源组，其具有两种波长的激光光源，该两种波长的光源分别激发两种不同性状的物料样品；体全息透射光栅组，其包括两个独立的体全息透射光栅，分别接收两种波长的光源激发两种样品后的拉曼散射光；CCD探测器，其不同区域接收来自两个体全息透射光栅的所述拉曼散射光经分光后的平行光束。本发明专利技术的检测两种波长激光光源的多通道拉曼光谱仪，通过双波长光源用同一台设备可检测两种不同种类、性状的样品，且通过多通道的设置，同一类样品还可以同时检测多个，方便快捷。方便快捷。方便快捷。

【技术实现步骤摘要】
双波长光源拉曼光谱仪系统


[0001]本专利技术涉及光学检测
，特别涉及一种双波长光源拉曼光谱仪系统。

技术介绍

[0002]拉曼光谱是当一定频率的激光照射到样品时，物质的分子与光子发生能量转换，使得分子中原子间化学键的振动发生不同方式和程度的改变，然后散射出不同频率的光，频率的变化决定于散射物质的特性，不同种类的原子间化学键振动的方式是独一的，因此可以产生与入射光频率有特定差值的散射光，差值光谱就称为“拉曼光谱”。拉曼光谱仪是采用激光照射样品，并收集拉曼散射光进行信号分析，得到拉曼光谱的仪器。
[0003]拉曼光谱仪由于其具有检测范围广(可检测透光的气体、液体和固体)、检测时间短(几秒至几分钟)、样品用量少、对样品无损、光谱信息量丰富且特征性强、体积小、可远程检测、系统易维护等优点，目前被广泛应用在过程分析中。多物料、多通道同时检测可以大大提高检测效率，不同状态的物料有时需要使用不同波长的激光光源。而现有技术中虽然存在多通道的拉曼光谱仪，可同时进行多个物料的样品检测，但针对不同性状的物料，例如一种液体和一种气体，很难使用一种波长的光源进行检测，因此在这种情况下，往往需要两台不同的拉曼光谱仪分别进行检测。
[0004]中国专利申请CN109085152A公开了一种多通道光纤式气体拉曼散射测量系统，该方案中激光器系统、拉曼光谱成像系统、10通道光纤耦合系统、测控系统、45度激光反射镜、激光聚焦镜和激光收集器置于同一光学平台，该方案可实现动态燃烧场气态物种的激光自发振动拉曼光谱线成像，可实现动态燃烧场气态物种的摩尔分数和区域温度的高精度定量测量。该现有技术通过一个多通道光纤传感器收集经过样品的拉曼散射光，但只能用于单波长光源的检测。
[0005]在过程分析中，如炼油过程中控物料的分析，既涉及气体，又涉及液体，目前针对不同物料或不同形状物料，往往采用不同的仪器进行分析，如液相物料采用近红外光谱、核磁共振等，气相物料采用气相色谱等。因此，亟需一种能同时对两种不同性状物料同时检测的仪器，基于双波长激光光源的多通道拉曼光谱仪，可实现同一台设备检测不同性状的样品，且同一性状的样品还可以同时检测多个，方便快捷。
[0006]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种能检测两种波长激光光源的多通道拉曼光谱仪系统，通过双波长光源用同一台设备可检测两种不同种类、性状的样品，且通过多通道的设置，同一类样品还可以同时检测多个，方便快捷。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种双波长光源拉曼光谱仪系统，包括：激光光源组，其具有两种波长的激光光源，该两种波长的光源分别激发两种不同性状的物料样品；体
全息透射光栅组，其包括两个独立的体全息透射光栅，分别接收两种波长的光源激发两种样品后的拉曼散射光；CCD探测器，其不同区域接收来自两个体全息透射光栅的所述拉曼散射光经分光后的平行光束。
[0009]进一步，上述技术方案中，在同一拉曼光谱仪中，两种波长的激光光源可分别设置多个光源，每个光源对应不同的采样点，形成多通道检测。
[0010]进一步，上述技术方案中，多通道中的每一通道单向串行连接入射光纤、探头、样品池以及收集光纤。
[0011]进一步，上述技术方案中，拉曼光谱仪还可包括：入口狭缝，其接收来自所述收集光纤的多路拉曼散射光；中继透镜，其接收通过入口狭缝的多路拉曼散射光，并根据不同的激发波长将拉曼散射光进行排序。
[0012]进一步，上述技术方案中，排序后不同激发波长的拉曼散射光可分别进入对应的体全息透射光栅。
[0013]进一步，上述技术方案中，两个体全息透射光栅可对应单独一个CCD探测器。
[0014]进一步，上述技术方案中，在体全息透射光栅和CCD探测器之间设有与光源数量相对应的准直透镜，该准直透镜接收来自体全息透射光栅分光后的拉曼散射光并平行照射至CCD探测器的不同探测区域。
[0015]进一步，上述技术方案中，两种波长的激光光源可以分别为532nm激光和785nm激光；两种不同性状的物料可以分别为气体和液体。
[0016]进一步，上述技术方案中，两个体全息透射光栅的狭缝方向与来自前端准直器的拉曼散射光方向垂直，并且，两个体全息透射光栅的狭缝平行。这样可有效防止光束交叉。
[0017]进一步，上述技术方案中，CCD探测器可连接信号处理系统，用于将光电信号转换为数字信号并获取拉曼散射光的光谱谱图。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0019]1)采用本专利技术双波长光源的拉曼光谱仪系统，利用两种波长的光源在同一台设备中可分别对两种性状的物料样品进行同时检测，采用双光栅分光对应双波长光源，扩展了拉曼光谱仪的检测对象范围，实用性更强，可应用在化工、石油炼制、生物医药、环境监测等领域中需要同时检测气相和液相物料的场景；
[0020]2)采用本专利技术的多通道系统，每一个采样点可选用一个光源进行激发，光源强度可根据每个采样点的需要进行调整，从而提高检测灵敏度和检测精度；
[0021]3)本专利技术的多通道系统共用一个CCD探测器，使得拉曼光谱仪系统更加紧凑，仪器体积更小，更有利于便携化和应用现场摆放位置的选择；
[0022]4)通过将两个独立的体全息透射光栅的狭缝保持为平行状态，且两个体全息透射光栅的狭缝方向均与经前端准直器进入的拉曼散射光方向保持垂直状态，可有效保证不同的光源照射所得拉曼散射光经分光后的光束可平行照射在CCD探测器的不同探测区域，避免光束交叉，使得多通道可同时检测，增加了检测效率；
[0023]5)本专利技术的光源放置位置可灵活选择，因光纤越长光的衰减越严重，光源放置位置可选有利于控制光纤的使用长度，从而增加检测能力。
[0024]上述说明仅为本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本专利技术的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本专利技术的上述和其他目的、技术特征以及优
点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
[0025]图1是本专利技术双波长光源拉曼光谱仪系统的结构示意图(为多通道设置)。
[0026]图2是本专利技术双波长光源拉曼光谱仪系统实施例1(四通道)的分光原理图。
[0027]主要附图标记说明：
[0028]1‑
激光光源，2
‑
入射光纤，3
‑
探头，4
‑
样品池，5
‑
收集光纤，6
‑
入口狭缝，7
‑
中继透镜，8
‑
准直器，9
‑
体全息透射光栅，9A
‑
第一体全息透射光栅，9B
‑
第二体全息透射光栅，10
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双波长光源拉曼光谱仪系统，其特征在于，包括：激光光源组，其具有两种波长的激光光源，该两种波长的光源分别激发两种不同性状的物料样品；体全息透射光栅组，其包括两个独立的体全息透射光栅，分别接收所述两种波长的光源激发所述两种样品后的拉曼散射光；CCD探测器，其不同区域接收来自两个所述体全息透射光栅的所述拉曼散射光经分光后的平行光束。2.根据权利要求1所述的双波长光源拉曼光谱仪系统，其特征在于，在同一所述拉曼光谱仪中，所述两种波长的激光光源分别设置多个光源，每个光源对应不同的采样点，形成多通道检测。3.根据权利要求2所述的双波长光源拉曼光谱仪系统，其特征在于，所述多通道中的每一通道分别单向串行连接入射光纤、探头、样品池以及收集光纤。4.根据权利要求3所述的双波长光源拉曼光谱仪系统，其特征在于，所述拉曼光谱仪还包括：入口狭缝，其接收来自所述收集光纤的多路拉曼散射光；中继透镜，其接收通过所述入口狭缝的所述多路拉曼散射光，并根据不同的激发波长将所述拉曼散射光进行排序。5.根据权利要求4所述的双波长光源拉曼光谱仪系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：史昕，刘兴红，赵士鉴，
申请(专利权)人：北京泓泰天诚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：