一种双波长近红外便携式拉曼光谱装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种双波长近红外便携式拉曼光谱装置，涉及拉曼光谱检测技术领域。拉曼光谱装置包括：第一激光器、第二激光器、传输模块和检测模块；第一激光器用于发射第一设定波长的第一激光；第二激光器用于发射第二设定波长的第二激光；传输模块在待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第一波数范围时，对第一激光进行耦合，在待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第二波数范围时，对第二激光进行耦合，然后再过滤传输至待测目标样品上激发拉曼光谱得到光谱信号；检测模块对接收的光谱信号进行分光并检测得到拉曼光谱。以实现在抑制样品荧光背景的同时显著拓宽现有近红外拉曼光谱装置检测范围，且不会降低光谱分辨率和增加新的机械结构的便携的需求。构的便携的需求。构的便携的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种双波长近红外便携式拉曼光谱装置


[0001]本专利技术涉及拉曼光谱检测
，特别是涉及一种双波长近红外便携式拉曼光谱装置。

技术介绍

[0002]近红外拉曼光谱装置是激发波长在近红外波段的拉曼光谱检测装置，拉曼光谱作为一种无损的、指纹性的检测方法已经广泛应用在科研、生产和生活领域。拉曼光谱测试中有些材料具有较强的荧光，对拉曼测试带来很大干扰，是目前拉曼
中最大难题之一(另一个是灵敏度问题)，一般材料的发射荧光范围为400
‑
800nm，避开该范围可显著减少荧光干扰。近红外波段拉曼光谱仪器由于可抑制材料荧光干扰，在矿物探测、化工及缉毒等领域有重要应用前景。为抑制荧光背景，近红外波段拉曼光谱一般使用700nm以上的激光作为光源，波长越长的激光抑制荧光背景效果越好，但由于硅探测器响应波长限制(响应波段最长至1050nm左右)，导致拉曼光谱探测范围较窄。以最常见的785nm激光作为光源的拉曼光谱装置为例，其探测范围最高为3200cm
‑1左右，而荧光抑制效果更好的830nm激光拉曼则探测范围最高为2500cm
‑1左右，对应某些特征峰(如OH
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特征峰在3650cm
‑1)则难以探测到。由于硅探测器响应波长限制，目前拉曼光谱检测装置无法兼顾荧光抑制效果和探测光谱范围，即采用长波长激光作为光源时虽然荧光抑制效果好但是光谱探测范围小，而采用较短波长激光时虽然光谱探测范围较大但是荧光抑制效果较差，两者难以兼顾。
[0003]此外，针对现场检测的便携式拉曼光谱装置，一般要求光路中无可移动光学部件，所以难以使用转动光栅的方案，检测波长一般不可调节，在较大探测光谱范围时光谱分辨率也较低。
[0004]与本专利技术容易混淆的一种技术为双波长激光抑制荧光的拉曼光谱技术，也称移频激发拉曼差分光谱法，该方法采用两种或多种波长接近的激光(一般小于5nm)分别激发材料的拉曼光谱，由于拉曼光谱峰位具有随激发波长改变而荧光峰位几乎不变的特点，通过差谱可以扣除荧光背景。移频激发拉曼差分光谱法并不是消除荧光背景，只是荧光背景的扣除技术，荧光背景太高时仍无法有效测试拉曼光谱(探测器容易饱和)。本专利技术则是通过采用近红外激光激发降低样品自身的荧光，同时解决较大探测光谱范围和较高光谱分辨率的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种双波长近红外便携式拉曼光谱装置，在硅探测器响应波长限制条件下，通过采用双波长激光交替工作、固定检测模块的检测波长范围的方式，实现在抑制样品荧光背景的同时显著拓宽现有近红外拉曼光谱装置检测范围，同时不会增加新的机械结构、不会降低光谱分辨率且便携的需求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种双波长近红外便携式拉曼光谱装置，所述拉曼光谱装置包括：
[0008]第一激光器，用于发射第一设定波长的第一激光；
[0009]第二激光器，用于发射第二设定波长的第二激光；所述第一设定波长和所述第二设定波长均属于近红外波段的波长范围；所述第一设定波长大于所述第二设定波长；
[0010]传输模块，与所述第一激光器和所述第二激光器连接，用于当待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第一波数范围时，对所述第一激光进行耦合、过滤并传输至所述待测目标样品上以激发拉曼光谱得到光谱信号；当所述待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第二波数范围时，对所述第二激光进行耦合、过滤并传输至所述待测目标样品上以激发拉曼光谱得到光谱信号；所述第二波数范围的末端值比所述第一波数范围的末端值大，所述第二波数范围的起始端值大于所述第一波数范围的起始端值但是所述第二波数范围的起始端值小于或者等于所述第一波数范围的末端值；
[0011]检测模块，与所述传输模块连接，用于对接收到的所述光谱信号进行分光并检测得到拉曼光谱。
[0012]可选地，所述传输模块采用光纤拉曼探头结构，所述传输模块包括：
[0013]入射光纤，与所述第一激光器和所述第二激光器连接，用于当待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第一波数范围时，对所述第一激光进行耦合，得到耦合光；当所述待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第二波数范围时，对所述第二激光进行耦合，得到耦合光；
[0014]光纤拉曼探头，与所述入射光纤连接，用于将所述耦合光经过过滤聚焦后传输至所述待测目标样品上激发拉曼光谱，从而得到初始光谱信号，并对所述初始光谱信号进行过滤得到光谱信号；
[0015]收集光纤，与所述光纤拉曼探头连接，用于将所述光谱信号传输至所述检测模块。
[0016]可选地，所述传输模块采用自由光路拉曼探头结构，所述传输模块包括：
[0017]入射镜，与所述第一激光器和所述第二激光器连接，用于当待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第一波数范围时，对所述第一激光进行耦合，得到耦合光；当所述待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第二波数范围时，对所述第二激光进行耦合，得到耦合光；
[0018]自由光路拉曼探头，与所述入射镜连接，用于将所述耦合光经过过滤聚焦后传输至所述待测目标样品上激发拉曼光谱，从而得到初始光谱信号，并对所述初始光谱信号进行过滤得到光谱信号；
[0019]出射镜，与所述自由光路拉曼探头连接，用于将所述光谱信号传输至所述检测模块。
[0020]可选地，所述光纤拉曼探头或所述自由光路拉曼探头包括：
[0021]滤光片，设置在所述耦合光的入射光路上，用于对所述耦合光进行滤波，得到纯净光信号；所述纯净光信号的波长小于或等于所述第一设定波长；
[0022]二向色镜，设置在所述滤光片的出射光路上，用于对所述纯净光信号进行透射；
[0023]聚焦透镜，设置在所述二向色镜的透射光路上，用于将透射的所述纯净光信号聚焦照射至所述待测目标样品上；所述纯净光信号用于激发所述待测目标样品的拉曼光谱，得到初始光谱信号；所述初始光谱信号透过所述聚焦透镜传输至所述二向色镜；所述二向色镜还用于对所述初始光谱信号进行反射；
[0024]长通滤光片，设置在所述二向色镜的反射光路上，用于对所述初始光谱信号进行过滤得到所述光谱信号；所述光谱信号的波长大于所述第一设定波长。
[0025]可选地，所述滤光片为短通滤光片；所述短通滤光片的截止波长为所述第一设定波长。
[0026]可选地，所述滤光片为双带通滤光片；所述双带通滤光片的截止波长的上限为所述第一设定波长，所述双带通滤光片的截止波长的下限为所述第二设定波长。
[0027]可选地，所述检测模块包括：
[0028]单色仪，与所述传输模块连接，用于对所述光谱信号分光，得到多束单色光信号；
[0029]硅探测器，与所述单色仪连接，用于探测所述单色光信号，并将所述单色光信号转换成电信号，以得到拉曼光谱。
[0030]可选地，所述单色仪结构为固定光栅结构。
[0031]可选地，所述第一设定波长与所述第二设定波长的差值大于50nm，所述第一设定波长与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双波长近红外便携式拉曼光谱装置，其特征在于，所述拉曼光谱装置包括：第一激光器，用于发射第一设定波长的第一激光；第二激光器，用于发射第二设定波长的第二激光；所述第一设定波长和所述第二设定波长均属于近红外波段的波长范围；所述第一设定波长大于所述第二设定波长；传输模块，与所述第一激光器和所述第二激光器连接，用于当待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第一波数范围时，对所述第一激光进行耦合、过滤并传输至所述待测目标样品上以激发拉曼光谱得到光谱信号；当所述待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第二波数范围时，对所述第二激光进行耦合、过滤并传输至所述待测目标样品上以激发拉曼光谱得到光谱信号；所述第二波数范围的末端值比所述第一波数范围的末端值大，所述第二波数范围的起始端值大于所述第一波数范围的起始端值但是所述第二波数范围的起始端值小于或者等于所述第一波数范围的末端值；检测模块，与所述传输模块连接，用于对接收到的所述光谱信号进行分光并检测得到拉曼光谱。2.根据权利要求1所述的双波长近红外便携式拉曼光谱装置，其特征在于，所述传输模块采用光纤拉曼探头结构，所述传输模块包括：入射光纤，与所述第一激光器和所述第二激光器连接，用于当所述待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第一波数范围时，对所述第一激光进行耦合，得到耦合光；当所述待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第二波数范围时，对所述第二激光进行耦合，得到耦合光；光纤拉曼探头，与所述入射光纤连接，用于将所述耦合光经过过滤聚焦后传输至所述待测目标样品上激发拉曼光谱，从而得到初始光谱信号，并对所述初始光谱信号进行过滤得到光谱信号；收集光纤，与所述光纤拉曼探头连接，用于将所述光谱信号传输至所述检测模块。3.根据权利要求2所述的双波长近红外便携式拉曼光谱装置，其特征在于，所述传输模块采用自由光路拉曼探头结构，所述传输模块包括：入射镜，与所述第一激光器和所述第二激光器连接，用于当待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第一波数范围时，对所述第一激光进行耦合，得到耦合光；当所述待测目标样品的拉曼光谱特征峰位于第二波数范围时，对所述第二激光进行耦合，得到耦合光；自由光路拉曼探头，与所述入射镜连接，用于将所述耦合光经过过滤聚焦后传输至所述待测目标样品上激发拉曼光谱，从而得到初始光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，蒙大桥，王茂成，王向东，胡殷，法涛，雷有功，王帅鹏，苏斌，谷玥娇，杨鹏飞，李赣，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：