本实用新型专利技术涉及一种拉曼光谱测量装置，具体涉及一种皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置，解决现有的时间分辨拉曼光谱探测，时间分辨率低且成本高的技术问题；该皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置包括激光器、第一光束调节模块、第二光束调节模块、编码模块以及采集模块；第一光束调节模块将激光器的出射光调节后入射至待测样品；第二光束调节模块用于接收待测样品的散射光；编码模块包括沿第二光束调节模块出射光路依次设置的光栅光谱仪、第一准直镜、振镜单元、多狭缝编码模板和消色散器件；光栅光谱仪将待测样品出射的散射光分光，并出射光谱带；实现降低拉曼光谱测试的成本，并提高时间分辨率。时间分辨率。时间分辨率。
【技术实现步骤摘要】
一种皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置
[0001]本技术涉及一种拉曼光谱测量装置，具体涉及一种皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置。
技术介绍
[0002]激光拉曼光谱是一种探测分子特征信息的强大工具，已经广泛应用于化工生产、生物医学、环境保护、食品安全等领域。但是对于很多样品，激光激发会产生很强的荧光信号，在某些场合，荧光信号的强度甚至可能比拉曼光谱高几个数量级，可能导致微弱的拉曼光谱淹没在荧光背景中，特别是在生物医学、食品非法添加物检测、农药检测等方面，荧光现象尤其突出，想要得到高质量的拉曼光谱，必须对荧光采取一定的抑制措施。
[0003]近年来，研究人员提出了一些新型激光拉曼光谱技术消除或降低荧光；如移频激发拉曼光谱(Shifted excitation Raman difference spectroscopy,SERDS)，即采用两个波长相近的激光分别激发待测样品得到两条原始拉曼光谱，将两条原始拉曼光谱相减得到差分光谱；由于荧光信号几乎不会随着激发波长的变化而变化，相反拉曼光谱却会紧密跟随激发波长的变化而发生移动，所以在差分光谱中荧光的光谱信号几乎被完全消除，而拉曼光谱却能够保留下来，通过数学方法可准确重构出不包含荧光背景的拉曼光谱。SERDS技术对测试过程中的稳定性、一致性要求很高，如果不同波长的测试条件有细微的区别，可能会导致重构过程中产生不属于待测样品的杂峰；另外，使用紫外激光(波长小于300nm)或红外激光(波长大于800nm)作为激发源也会在一定程度上降低荧光背景，但是对于待测样品具有选择性，对于某些生物待测样品、文物制品可能不适用。
[0004]通常待测样品的荧光寿命在几百皮秒(ps)到几十纳秒(ns)范围，拉曼光谱的产生和持续时间在ps量级，利用短脉冲皮秒激光器作为光源，设定合适的门控时间窗口，可以将拉曼光谱和荧光信号分隔开分别测量，在数据处理的过程中去除长寿命的荧光光子信号，可以有效提高拉曼光谱的信噪比。目前现有的时间分辨拉曼光谱多采用ICCD、ICMOS等面探测器实现拉曼光谱成像探测，其成本高，而且时间分辨率较低，仅能达到ns量级；采用SPAD阵列可实现皮秒时间分辨拉曼探测，但SPAD阵列的时间分辨率低，成本高。
技术实现思路
[0005]本技术的目的是解决现有的时间分辨拉曼光谱探测，时间分辨率低及成本高的技术问题，而提供一种皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置，实现降低拉曼光谱测试的成本，并提高时间分辨率。
[0006]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案为：
[0007]一种皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置，其特殊之处在于：包括激光器、第一光束调节模块、第二光束调节模块、编码模块以及采集模块；
[0008]第一光束调节模块将激光器的出射光调节后入射至待测样品；
[0009]第二光束调节模块用于接收待测样品的散射光；
[0010]编码模块包括沿第二光束调节模块出射光路依次设置的光栅光谱仪、第一准直镜、振镜单元、多狭缝编码模板和消色散器件；
[0011]光栅光谱仪将待测样品出射的散射光分光，并出射光谱带；
[0012]振镜单元用于将光栅光谱仪出射的的光谱带入射至多狭缝编码模板上；
[0013]多狭缝编码模板用于将振镜单元出射的光谱带进行编码；
[0014]消色散器件用于将通过多狭缝编码模板编码后的光谱带还原为复合光；采集模块包括依次连接的单点探测器、同步控制单元和控制电脑；
[0015]单点探测器位于消色散器件的出射光路上；
[0016]单点探测器用于将消色散器件还原后的复合光转化成电信号，并且传输至同步控制单元；
[0017]同步控制单元用于同步采集激光器的激光脉冲信号和单点探测器转化的电信号并传入控制电脑；
[0018]控制电脑用于将同步控制单元传入的激光脉冲信号和电信号进行解码。
[0019]进一步地，所述第一光束调节模块包括沿激光器出射光路依次设置的第一反射镜、第二反射镜、扩束器、第三反射镜和第四反射镜；
[0020]扩束器用于将第二反射镜反射后的光束集中入射至第三反射镜；待测样品位于第四反射镜的出射光路中；
[0021]第二光束调节模块包括卡赛格林单元；
[0022]卡赛格林单元设置在待测样品散射光路上，用于收集待测样品的散射光。
[0023]进一步地，所述卡赛格林单元包括沿待测样品散射光路依次设置的凹面镜和凸面镜。
[0024]进一步地，所述第一光束调节模块包括沿激光器出射光路依次设置的第二准直镜、第一聚焦镜和分束镜；
[0025]分束镜用于透射第一聚焦镜的出射光至待测样品，并反射待测样品的散射光；
[0026]第二光束调节模块包括沿分束镜反射光依次设置的滤波片、第一反射镜和第二聚焦镜；
[0027]滤波片用于滤除待测样品产生的瑞利散射光。
[0028]进一步地，所述激光器光源为单色激光；振镜单元由振镜X和振镜Y构成；多狭缝编码模板为哈达玛变换光调制的编码模板，由多个透光或不透光的刻槽相间组成，每个刻槽宽度取值为5
‑
200μm。
[0029]与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果是：
[0030]1、本技术一种皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置，采用振镜单元、多狭缝编码模板、消色散器、单点探测器、同步控制单元和控制电脑，有效过滤拉曼光谱中的荧光噪声，提高拉曼光谱的信噪比，使皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置的结构复杂度更低，可实现皮秒时间分辨拉曼光谱，具有低成本，小体积的优点。
[0031]2、本技术一种皮秒时间分辨激光拉曼光谱探测装置，通过第一反射镜、第二反射镜、扩束器、第三反射镜、第四反射镜和卡塞格林单元，使皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置的探测距离可达10m以上，应用于爆炸物探测及危险作业环境，可在安全距离内实现皮秒时间分辨激光拉曼光谱远程探测，保障人员及设备安全。
[0032]3、本技术一种皮秒时间分辨激光拉曼光谱显微测量装置，采用光第二准直镜、第一聚焦镜、分束镜、滤波片、第一反射镜和第二聚焦镜，使皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置的探测距离在20cm以下，可探测粒径在μm级的待测样品，应用于药物、毒品检测和文物研究。
附图说明
[0033]图1为本技术中实施例一的结构示意图；
[0034]图2为本技术中实施例二的结构示意图；
[0035]图3为本技术实施例一和实施例二中的一个16通道多狭缝编码模板结构示意图；
[0036]图4为本专利技术实施例一和实施例二中的振镜单元结构示意图；
[0037]附图标记为：
[0038]1‑
激光器电源，2
‑
激光器，3
‑
第一反射镜，4
‑
第二反射镜，5
‑
扩束器，6
‑
第三反射镜，7
‑
第四反射镜，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置，其特征在于：包括激光器(2)、第一光束调节模块、第二光束调节模块、编码模块以及采集模块；所述第一光束调节模块将激光器(2)的出射光调节后入射至待测样品(8)；所述第二光束调节模块用于接收待测样品(8)的散射光；所述编码模块包括沿第二光束调节模块出射光路依次设置的光栅光谱仪(11)、第一准直镜(12)、振镜单元、多狭缝编码模板(15)和消色散器件(16)；所述光栅光谱仪(11)将待测样品(8)出射的散射光分光，并出射光谱带；所述振镜单元用于将光栅光谱仪(11)出射的光谱带入射至多狭缝编码模板(15)上；所述多狭缝编码模板(15)用于将振镜单元出射的光谱带进行编码；所述消色散器件(16)用于将通过多狭缝编码模板(15)编码后的光谱带还原为复合光；所述采集模块包括依次连接的单点探测器(17)、同步控制单元(18)和控制电脑(19)；所述单点探测器(17)位于消色散器件(16)的出射光路上；所述单点探测器(17)用于将消色散器件(16)还原后的复合光转化成电信号，并且传输至同步控制单元(18)；所述同步控制单元(18)用于同步采集激光器(2)的激光脉冲信号和单点探测器(17)转化的电信号并传入控制电脑(19)；所述控制电脑(19)用于将同步控制单元(18)传入的激光脉冲信号和电信号进行解码。2.根据权利要求1所述的一种皮秒时间分辨激光拉曼光谱测量装置，其特征在于：所述第一光束调节模块包括沿激光器(2)出射光路依次设置的第一反射镜(3)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张普，王博，朱香平，豆西博，赵卫，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：
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