一种空间偏移拉曼光谱检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种空间偏移拉曼光谱检测系统，所述空间偏移拉曼光谱检测系统包括：空间偏移拉曼光谱光路装置、收集光纤束和光谱仪，所述收集光束包括圆形输入端及线性输出端，所述收集光纤束包括多个收集区域，对应于圆形输入端的中心区域第一环和围绕它的两个同心圆第二环和第三环，第一环处的收集光纤为激发位置的原点，对应空间偏移量为零；所述圆形输入端的光纤排布遵循中心对称原则，以中心位置的收集区域第一环为偏移量零级，自第一级环状收集区域起，每一递增等级的所述环状收集区域的直径递增。有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。缺点而具高度产业利用价值。缺点而具高度产业利用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种空间偏移拉曼光谱检测系统


[0001]本专利技术涉及拉曼检测
，并且更具体地，涉及一种空间偏移拉曼光谱检测系统。

技术介绍

[0002]拉曼散射是一种基于被照物体内部分子或晶格振动而产生的非弹性散射效应，1928年印度科学家C.V.Raman发现此效应，由此命名为“拉曼散射效应”，其光谱被称为“拉曼光谱”。拉曼光谱技术具有重复性强、制样简单、水分干扰小、无损检测、检测时间短、样品消耗量小、灵敏度高等优点，对于纯定性分析、高精度定量分析和测定分子结构有很大价值，应用范围遍及化学、物理学、生物学、材料、医学、文物和宝石等各个领域。
[0003]在系统的光学结构上，光谱仪器的激光入射焦点与光谱收集系统的焦点在样品表层空间上偏移一定的距离，故称“空间偏移拉曼光谱”。空间偏移拉曼光谱技术是近年来出现的一种新型光谱测量技术，是拉曼光谱的衍生技术，因此这项光谱技术除了具备传统拉曼光谱的固有优点外还具有诸多独特的优点：(1)由于是偏移测量，结合光谱散射可以有效地抑制表层信号干扰，提高检测深度；(2)在一定范围内，偏移距离越大，收集的拉曼信号中更深层样品的信号越大，穿透深度也越深，能够实现深层检测；(3)在检测过程中可以非侵入不破坏包装对样品进行检测能够实现无损在线检测，从而降低用户的检测和生产成本；(4)能够在危险恶劣不适合用户现场检测的场合对目标物进行远距离遥测，这样可以保证检验人员的人身安全。
[0004]空间偏移拉曼光谱技术在众多光谱分析方法中是一个相对较新的分析技术，近些年来，科研工作者通过潜心研究已取得了很多的成果。与传统拉曼光谱技术相比空间偏移拉曼光谱技术具有深层检测、远距离遥测和非侵入无损检测等优势。现阶段处在空间偏移拉曼光谱发展初期，有很多需要改进的地方，激光光束半径直径影响深度的测定，及观测光斑的便利性等问题都有待改进。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术，提供了一种空间偏移拉曼光谱检测系统，以解决现阶段处在空间偏移拉曼光谱发展初期，有很多需要改进的地方，激光光束半径直径影响深度的测定，及观测光斑的便利性等问题都有待改进的技术问题。
[0006]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种空间偏移拉曼光谱检测系统，所述空间偏移拉曼光谱检测系统包括：空间偏移拉曼光谱光路装置、收集光纤束和光谱仪，
[0007]所述收集光束包括圆形输入端及线性输出端，所述收集光纤束包括多个收集区域，对应于圆形输入端的中心区域第一环和围绕它的两个同心圆第二环和第三环，第一环处的收集光纤为激发位置的原点，对应空间偏移量为零；
[0008]所述圆形输入端的光纤排布遵循中心对称原则，以中心位置的收集区域第一环为偏移量零级，自第一级环状收集区域起，每一递增等级的所述环状收集区域的直径递增。
[0009]可选地，所述圆形输入端用于接收空间偏移拉曼光谱光路装置聚焦后的偏移拉曼信号，所述线性输出端用于将圆形输入端的圆形排布转换为线性排布，并与所述光谱仪的入射狭缝耦合。
[0010]可选地，所述空间偏移拉曼光谱光路装置用于采集拉曼信号，并将所述拉曼信号聚焦至收集光纤束的输入端。
[0011]可选地，收集光纤束用于收集拉曼信号光子，并通过线性输出端输入至光谱仪，光谱CCD相机进行图像采集与分析。
[0012]可选地，所述空间偏移拉曼光谱光路装置包括激光器、激光聚焦装置、激光传输光纤、激光准直系统、第一光路转换装置、第二光路转换装置、聚焦采集光学系统及耦合光学系统；
[0013]所述激光器、激光聚焦装置、激光传输光纤和所述激光准直系统用于输出准直平行的激光光束，激光器产生的激光光束半径可调。
[0014]可选地，所述第一光路转换装置用于对激光光束进行反射并捡出拉曼信号。
[0015]可选地，所述第二光路转换装置用于对激光光束及拉曼信号进行反射。
[0016]可选地，所述聚焦采集光学系统用于把经过所述第一光路转换装置和第二光路转换装置反射的激光光束聚焦，同时采集拉曼信号光束并准直为平行光束，其中，样品放置在所述聚焦采集光学系统的焦平面位置。
[0017]可选地，白光CCD相机用于采集白光图像，确定激光照射位置。
[0018]可选地，所述耦合光学系统用于把经过所述聚焦采集光学系统准直的拉曼信号光束聚焦并耦合至收集光纤束的圆形输入端，所述圆形输入端放置在所述耦合光学系统的焦平面位置。
[0019]从而，入射激光光束半径覆盖收集光纤束的圆形输入端第一环(环1)，通过空间偏移拉曼光谱光路装置聚焦照射在样品上，在收集光纤束12的圆形输入端，距离中心越远的位置测得样品深度越大，达到空间偏移拉曼光谱测量的目的。同时，激光器产生的入射激光半径可调节为覆盖全部收集光纤束的圆形输入端，自光路装置聚焦照射在样品上，产生拉曼散射效应生成拉曼信号，达到经典拉曼光谱测量的目的。有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
附图说明
[0020]通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本专利技术的示例性实施方式：
[0021]图1为的本实施方式所述的一种空间偏移拉曼官光谱检测系统的示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例中的收集光纤束的圆形输入端光纤排示意图；
[0023]图1所示，激光器为1、激光准直系统为2、耦合光学系统为3、第一光路转换装置为4、第二光路转换装置为5、聚焦采集光学系统为6、样品为7、白光CCD相机为8、光谱CCD相机为9、光谱仪为10、激光传输光纤为11、收集光纤束为12、激光聚焦装置为13；
[0024]图2所示，第一环为1、第二环为2、第三环为3。
具体实施方式
[0025]现在参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形
式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0026]除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0027]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种空间偏移拉曼光谱检测系统，所述空间偏移拉曼光谱检测系统包括：空间偏移拉曼光谱光路装置、收集光纤束12和光谱仪10，
[0028]所述收集光束12包括圆形输入端及线性输出端，所述收集光纤束12包括多个收集区域，对应于圆形输入端的中心区域第一环和围绕它的两个同心圆第二环和第三环，第一环处的收集光纤为激发位置的原点，对应空间偏移量为零；
[0029]所述圆形输入端的光纤排布遵循中心对称原则，以中心位置的收集区域第一环为偏移量零级，自第一级环状收集区域起，每一递增等级的所述环状收集区域的直径递增。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间偏移拉曼光谱检测系统，其特征在于，所述空间偏移拉曼光谱检测系统包括：空间偏移拉曼光谱光路装置、收集光纤束(12)和光谱仪(10)，所述收集光束(12)包括圆形输入端及线性输出端，所述收集光纤束(12)包括多个收集区域，对应于圆形输入端的中心区域第一环和围绕它的两个同心圆第二环和第三环，第一环处的收集光纤为激发位置的原点，对应空间偏移量为零；所述圆形输入端的光纤排布遵循中心对称原则，以中心位置的收集区域第一环为偏移量零级，自第一级环状收集区域起，每一递增等级的所述环状收集区域的直径递增。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述圆形输入端用于接收空间偏移拉曼光谱光路装置聚焦后的偏移拉曼信号，所述线性输出端用于将圆形输入端的圆形排布转换为线性排布，并与所述光谱仪(10)的入射狭缝耦合。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空间偏移拉曼光谱光路装置用于采集拉曼信号，并将所述拉曼信号聚焦至收集光纤束(12)的输入端。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，收集光纤束(12)用于收集拉曼信号光子，并通过线性输出端输入至光谱仪(10)，光谱CCD相机(9)进行图像采集与分析。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述空间偏移拉曼光谱光路装置包括激光器(1)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈可人，姚春光，孙梦雅，
申请(专利权)人：东北大学佛山研究生创新学院，
类型：发明
国别省市：