基于日盲紫外像增强相机的同轴收/发远程拉曼光谱系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于日盲紫外像增强相机的同轴收/发远程拉曼光谱系统，包括高重频脉冲激光器，高重频脉冲激光器激发的拉曼散射激光信号穿过激光准直器，再经过激光反射镜将拉曼散射激光信号发射到待测目标，激光反射镜与待测目标之间形成发射激光；经过待测目标反射后的拉曼散射激光信号到达光学收集主镜，经过光学收集主镜反射后到达光学收集次镜，光学收集主镜和光学收集主镜之间形成收集激光；发射激光的光轴和收集激光的光轴同轴设置。与商用显微拉曼、手持拉曼光谱系统比较，本实用新型专利技术的系统通过精密时序同步控制激光器脉冲触发和探测器门控选通，有效抑制背向散射、荧光、热辐射等噪声干扰的抑制。热辐射等噪声干扰的抑制。热辐射等噪声干扰的抑制。

【技术实现步骤摘要】
基于日盲紫外像增强相机的同轴收/发远程拉曼光谱系统


[0001]本技术属于危险物品探测
，涉及拉曼光谱，具体涉及一种基于日盲紫外像增强相机的同轴收/发远程拉曼光谱系统。

技术介绍

[0002]拉曼散射是一种光与物质相互作用的非弹性散射，拉曼光谱是一种可以反映丰富物质内部结构信息的“指纹光谱”，是物质识别的“身份证”。拉曼光谱具有非接触测量、分辨率高、微量探测、操作简便、原位探测等优势，在生物医药、化工制品、物理化学、刑侦等领域已有广泛应用。
[0003]目前，拉曼光谱仪诸多领域的应用，大多基于连续激光激发和常规非门控型探测器采集实现，如显微拉曼、手持拉曼等，探测器在其曝光时间内极易受到背向散射、荧光、热辐射及环境噪声等影响，不适合远距离物质的检测。因此发展一种适合远距离危险品准确识别的远程拉曼光谱技术具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于，提供一种基于日盲紫外像增强相机的同轴收/发远程拉曼光谱系统，解决现有技术中的拉曼光谱系统不适用于远距离危险品准确识别的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案予以实现：
[0006]一种同轴收/发远程拉曼光谱系统，包括高重频脉冲激光器，高重频脉冲激光器激发的拉曼散射激光信号穿过激光准直器，再经过激光反射镜将拉曼散射激光信号发射到待测目标，激光反射镜与待测目标之间形成发射激光。
[0007]经过待测目标反射后的拉曼散射激光信号到达光学收集主镜，经过光学收集主镜反射后到达光学收集次镜，光学收集主镜和光学收集次镜之间形成收集激光。
[0008]所述的发射激光的光轴和所述的收集激光的光轴同轴设置。
[0009]经光学收集次镜反射后的收集激光穿过窄带滤光片到达反射式光谱耦合器，再经过反射式光谱耦合器耦合后进入拉曼光谱仪，经过拉曼光谱仪色散后进入日盲紫外像增强相机。
[0010]本技术还具有如下技术特征：
[0011]所述的高重频脉冲激光器，用于激发待测目标的拉曼散射激光信号。
[0012]所述的激光准直器，用于激光的整形和约束激光发散角。
[0013]所述的激光反射镜，用于反射激光至待测目标。
[0014]所述的光学收集主镜和光学收集次镜，用于收集待测目标散射的拉曼信号。
[0015]所述的窄带滤光片，用于抑制对应波长激光的弹性散射光。
[0016]所述的反射式光谱耦合器，用于将经过滤后的拉曼信号耦合进入拉曼光谱仪。
[0017]所述的拉曼光谱仪，用于对拉曼信号进行色散，以便探测器对物质拉曼位移进行
分析。
[0018]所述的日盲紫外像增强相机，用于拉曼弱信号的放大及光谱强度的分析。
[0019]所述的日盲紫外像增强相机通过时序同步控制器与高重频脉冲激光器相连。
[0020]所述的时序同步控制器，用于在高重频脉冲激光器的触发和日盲紫外像增强相机的门控之间建立一个高精度的相对时钟，实现二者的同步触发。
[0021]所述的高重频脉冲激光器的中心波长为266nm，脉冲宽度<800ps，重复频率为1KHz，单脉冲能量>50μJ。
[0022]所述的光学收集主镜和光学收集次镜组成望远光学收集系统，采用反射式光学系统，反射率>90%@(267nm
‑
380nm)，工作距离为0.5
‑
12m。
[0023]所述的窄带滤光片采用266nm窄带滤光片。
[0024]本技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0025]（Ⅰ）与商用显微拉曼、手持拉曼光谱系统比较，本技术的系统通过精密时序同步控制激光器脉冲触发和探测器门控选通，有效抑制背向散射、荧光、热辐射等噪声干扰的抑制。
[0026]（Ⅱ）本技术的系统采用日盲紫外像增强相机，对日光干扰不明显，且采用高重频脉冲激光主动照明，具有全天候、全天时工作的优势。
[0027]（Ⅲ）本技术的系统便于目标的快速定位。
[0028]（Ⅳ）本技术的系统采用高重频亚纳秒脉冲激光作为激发光，峰值功率高，准直度高。
附图说明
[0029]图1为本技术的整体光路结构示意图。
[0030]图中各个标号的含义为：101
‑
高重频脉冲激光器，102
‑
激光准直器，103
‑
激光反射镜，104
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待测目标，105
‑
光学收集主镜，106
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光学收集次镜，107
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窄带滤光片，109
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反射式光谱耦合器，110
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日盲紫外像增强相机，111
‑
时序同步控制器。
[0031]以下结合实施例对本技术的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
[0032]需要说明的是，本技术中所有设备和零部件，如无特殊说明，均采用本领域常用的设备和零部件。
[0033]本技术基于距离选通原理，通过时序同步模块同步触发激光器脉冲和日盲紫外像增强相机的选通快门，使得远处目标拉曼脉冲回波恰好到达探测器的时刻开启盲紫外像增强相机的选通快门，实现对背向散射、荧光干扰、热辐射等噪声的抑制，进而提高远距离目标的拉曼光谱信噪比。实现对原距离爆炸物、毒品、易燃易爆品、危险化学品以及生化/毒剂环境等危险场景未知物品的非接触式高信噪比拉曼“指纹光谱”获取。
[0034]遵从上述技术方案，以下给出本技术的具体实施例，需要说明的是本技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本技术的保护范围。
[0035]实施例：
[0036]本实施例给出一种基于日盲紫外像增强相机的同轴收/发远程拉曼光谱系统，如图1所示，包括266nm的高重频脉冲激光器101，266nm的高重频脉冲激光器101激发的拉曼散射激光信号穿过激光准直器102，再经过激光反射镜103将拉曼散射激光信号发射到待测目标104，激光反射镜103与待测目标104之间形成发射激光。
[0037]经过待测目标104反射后的拉曼散射激光信号到达光学收集主镜105，经过光学收集主镜105反射后到达光学收集次镜106，光学收集主镜105和光学收集次镜106之间形成收集激光。
[0038]发射激光的光轴和收集激光的光轴同轴设置。
[0039]经光学收集次镜106反射后的收集激光穿过266nm的窄带滤光片107到达反射式光谱耦合器108，再经过反射式光谱耦合器108耦合后进入拉曼光谱仪109，经过拉曼光谱仪109色散后进入日盲紫外像增强相机110。
[0040]作为本实施例的一种具体方案，266nm的高重频脉冲激光器101，用于激发待测目标104的拉曼散射激光信号。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于日盲紫外像增强相机的同轴收/发远程拉曼光谱系统，其特征在于，包括高重频脉冲激光器（101），高重频脉冲激光器（101）激发的拉曼散射激光信号穿过激光准直器（102），再经过激光反射镜（103）将拉曼散射激光信号发射到待测目标（104），激光反射镜（103）与待测目标（104）之间形成发射激光；经过待测目标（104）反射后的拉曼散射激光信号到达光学收集主镜（105），经过光学收集主镜（105）反射后到达光学收集次镜（106），光学收集主镜（105）和光学收集次镜（106）之间形成收集激光；所述的发射激光的光轴和所述的收集激光的光轴同轴设置；经光学收集次镜（106）反射后的收集激光穿过窄带滤光片（107）到达反射式光谱耦合器（108），再经过反射式光谱耦合器（108）耦合后进入拉曼光谱仪（109），经过拉曼光谱仪（109）色散后进入日盲紫外像增强相机（110）；所述的日盲...

【专利技术属性】
技术研发人员：任文贞，许业文，朱香平，汪辉，李金辉，张普，王博，靳川，冯娴娴，许兴春，
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：