一種拉曼光譜檢測(cè)頭和檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種拉曼光譜檢測(cè)頭和檢測(cè)方法，包括：遮光罩，遮光罩包括狹縫和檢測(cè)鏡，狹縫用于令拉曼散射光出射至樣品，并令樣品表面產(chǎn)生的信號(hào)光射入，檢測(cè)鏡用于出射信號(hào)光；遮光罩內(nèi)還包括：激光線光源，用于發(fā)射線狀激光；過濾濾光片，用于過濾線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光；分束濾光片，用于將拉曼散射光反射至掃描鏡，并令掃描鏡反射回的信號(hào)光通過檢測(cè)鏡出射；掃描鏡，掃描鏡通過往復(fù)振動(dòng)的方式反射經(jīng)過分束濾光片反射的拉曼散射光，以獲取均勻的線狀拉曼散射光，使其通過狹縫出射至樣品表面，并將經(jīng)狹縫射入的樣品表面產(chǎn)生的拉曼檢測(cè)的信號(hào)光反射至分束濾光片。本發(fā)明能夠?qū)悠愤M(jìn)行快速移動(dòng)檢測(cè)和信號(hào)采集。
【專利說明】一種拉曼光譜檢測(cè)頭和檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種拉曼光譜檢測(cè)頭和檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]拉曼散射是光通過介質(zhì)時(shí)由于入射光與分子運(yùn)動(dòng)相互作用而引起的頻率發(fā)生變化的散射，拉曼光譜經(jīng)常用來表征分子的結(jié)構(gòu)特征，也被稱為分子的“指紋譜”。拉曼光譜技術(shù)分析手段主要有傅里葉變換、高溫、共振、表面增強(qiáng)、共焦顯微、固體光聲等技術(shù)。拉曼光譜在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其是其可以提供快速、簡(jiǎn)單、無損、可重復(fù)的定性定量分析技術(shù)，無需繁瑣的前處理步驟，避免了對(duì)樣品的破壞，實(shí)現(xiàn)了篩查速度的快速化。當(dāng)然拉曼技術(shù)也存在一些不足，如譜峰易重疊，易受儀器參數(shù)等因素的影響，當(dāng)測(cè)定具有熒光性的物質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熒光干擾，拉曼效應(yīng)太弱，約為入射光強(qiáng)的10-6倍。雖然納米技術(shù)的快速發(fā)展為拉曼光譜檢測(cè)提供了新的方向，但是借助于納米技術(shù)來增強(qiáng)拉曼信號(hào)較弱的限制還有待于深入的研究。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，只能利用拉曼技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)光譜檢測(cè)，由于拉曼信號(hào)比較微弱，且熒光背景信號(hào)比較強(qiáng)，因此雖然拉曼光譜對(duì)于物質(zhì)的化學(xué)鍵識(shí)別具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是往往由于檢測(cè)限不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)方法，即氣相光譜及液相光譜測(cè)定的最低含量檢測(cè)限，導(dǎo)致在定量分析上還存在明顯的不足和劣勢(shì)。并且，拉曼光譜的檢測(cè)裝置較為復(fù)雜，對(duì)光路要求較高，且不便于移動(dòng)，對(duì)拉曼檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用造成了 一定的阻礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明提供拉曼光譜檢測(cè)頭和檢測(cè)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中拉曼技術(shù)只能進(jìn)行點(diǎn)光譜檢測(cè)，且檢測(cè)裝置不便于移動(dòng)的技術(shù)問題。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種拉曼光譜檢測(cè)頭，包括:遮光罩，所述遮光罩包括狹縫和檢測(cè)鏡，所述狹縫用于令拉曼散射光出射至樣品，并令所述樣品表面產(chǎn)生的信號(hào)光射入，所述檢測(cè)鏡用于出射所述信號(hào)光；
[0008]所述遮光罩內(nèi)還包括:
[0009]激光線光源，用于發(fā)射線狀激光；
[0010]過濾濾光片，用于過濾所述線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光；
[0011]分束濾光片，用于將經(jīng)過所述過濾濾光片的拉曼散射光反射至掃描鏡，并令掃描鏡反射回的信號(hào)光通過所述檢測(cè)鏡出射；
[0012]掃描鏡，所述掃描鏡通過往復(fù)振動(dòng)的方式反射經(jīng)過所述分束濾光片反射的拉曼散射光，以獲取均勻的線狀拉曼散射光，使其通過所述狹縫出射至樣品表面，并將經(jīng)狹縫射入的樣品表面產(chǎn)生的拉曼檢測(cè)的信號(hào)光反射至所述分束濾光片。
[0013]進(jìn)一步地，所述激光線光源和所述過濾濾光片之間還包括:[0014]準(zhǔn)直透鏡，用于將所述激光線光源發(fā)射的線狀激光準(zhǔn)直匯聚為均勻的平行光。
[0015]進(jìn)一步地，所述激光線光源為:
[0016]785nm激光線光源,最大輸出功率5w,最大輸出ImmX 20cm長(zhǎng)的激光線。
[0017]進(jìn)一步地，
[0018]所述激光線光源包括多個(gè)排成一排的激光點(diǎn)光源。
[0019]進(jìn)一步地，
[0020]所述激光線光源中包括9個(gè)排成一排的激光點(diǎn)光源。
[0021]進(jìn)一步地，
[0022]所述激光線光源、準(zhǔn)直透鏡、過濾濾光片和分束濾光片依次分布在一條直線上；
[0023]所述掃描鏡、分束濾光片和檢測(cè)鏡依次分布在與所述直線垂直的另一條直線上；
[0024]所述掃描鏡和分束濾光片相互平行，分別與這兩條直線成45度夾角。
[0025]進(jìn)一步地，所述遮光罩還包括:
[0026]提手，用于移動(dòng)和攜帶所述檢測(cè)頭。
[0027]另一方面，本發(fā)明還提供一種拉曼光譜檢測(cè)方法，利用如上任一項(xiàng)所述的拉曼光譜檢測(cè)頭進(jìn)行拉曼光譜檢測(cè)，包括:
[0028]通過激光線光源發(fā)射線狀激光；
[0029]利用過濾濾光片過濾所述線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光；
[0030]將過濾后的拉曼散射光利用分束濾光片反射至掃描鏡；
[0031]利用掃描鏡通過往復(fù)振動(dòng)的方式反射所述拉曼散射光，得到均勻的線狀拉曼散射光，將均勻的線狀拉曼散射光通過遮光罩的狹縫出射至樣品表面；
[0032]令均勻的線狀拉曼散射光照射在樣品表面產(chǎn)生的拉曼檢測(cè)的信號(hào)光通過狹縫入射至掃描鏡，利用掃描鏡反射所述信號(hào)光經(jīng)分束濾光片后通過遮光罩上的檢測(cè)鏡出射。
[0033](三)有益效果
[0034]可見，在本發(fā)明提供的拉曼光譜檢測(cè)頭和檢測(cè)方法中，將激光線光源、過濾濾光片、分束濾光片和掃描鏡集成于拉曼光譜檢測(cè)頭的遮光罩中，提供了一種便攜式的集成拉曼光譜檢測(cè)頭，能夠?qū)悠愤M(jìn)行快速移動(dòng)檢測(cè)和信號(hào)采集。并且，本發(fā)明通過線狀激光對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)，解決了現(xiàn)有技術(shù)的拉曼檢測(cè)技術(shù)中只能進(jìn)行點(diǎn)光譜檢測(cè)的技術(shù)問題，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1是本發(fā)明實(shí)施例拉曼光譜檢測(cè)頭的基本結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2是本發(fā)明實(shí)施例拉曼光譜檢測(cè)頭的一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3是本發(fā)明實(shí)施例拉曼光譜檢測(cè)方法的基本流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0039]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例首先提供一種拉曼光譜檢測(cè)頭，參見圖1，包括:遮光罩1，遮光罩I包括狹縫2和檢測(cè)鏡3，狹縫2用于令拉曼散射光出射至樣品4，并令樣品4表面產(chǎn)生的信號(hào)光射入，檢測(cè)鏡3用于出射信號(hào)光；
[0041]遮光罩I內(nèi)還包括:
[0042]激光線光源5，用于發(fā)射線狀激光；
[0043]過濾濾光片6，用于過濾線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光；
[0044]分束濾光片7,用于將經(jīng)過過濾濾光片6的拉曼散射光反射至掃描鏡8,并令掃描鏡8反射回的信號(hào)光通過檢測(cè)鏡3出射；
[0045]掃描鏡8，掃描鏡8通過往復(fù)振動(dòng)的方式反射經(jīng)過分束濾光片7反射的拉曼散射光，以獲取均勻的線狀拉曼散射光，使其通過狹縫2出射至樣品4表面，并將經(jīng)狹縫2射入的樣品4表面產(chǎn)生的拉曼檢測(cè)的信號(hào)光反射至分束濾光片7。
[0046]為了獲得更加均勻的線狀激光，優(yōu)選地，激光線光源5和過濾濾光片6之間還可以包括:準(zhǔn)直透鏡9，見圖2，用于將激光線光源5發(fā)射的線狀激光準(zhǔn)直匯聚為均勻的平行光。
[0047]優(yōu)選地,激光線光源5可以為:785nm激光線光源,其最大輸出功率為5w,激光輸出Imm (MAX) X 20cm長(zhǎng)的激光線。
[0048]優(yōu)選地，激光線光源5可以通過多個(gè)排成一排的激光點(diǎn)光源來激發(fā)匯聚成線光源，其中，激光點(diǎn)光源的個(gè)數(shù)可以為9個(gè)。
[0049]優(yōu)選地，如圖2所示，激光線光源5、準(zhǔn)直透鏡9、過濾濾光片6和分束濾光片7可以依次分布在一條直線上；而掃描鏡8、分束濾光片7和檢測(cè)鏡3可以依次分布在與上述直線垂直的另一條直線上；其中掃描鏡8和分束濾光片7相互平行，分別與這兩條直線成45度夾角。并且，由于掃描鏡8反射的拉曼散射光需要通過狹縫2出射到樣品4上，樣品4表面的信號(hào)光也需要通過狹縫2入射到掃描鏡8上，因此，掃描鏡8、狹縫2和樣品4也依次分布在一條直線上，掃描鏡8以與直線呈45度角為中心進(jìn)行循環(huán)往復(fù)振動(dòng)。
[0050]為了使得本發(fā)明實(shí)施例中的拉曼光譜檢測(cè)頭便于攜帶和移動(dòng)，優(yōu)選地，遮光罩I上還可以包括提手，以便針對(duì)不同場(chǎng)合的樣品利用集成式的拉曼光譜檢測(cè)頭進(jìn)行快速移動(dòng)檢測(cè)和信號(hào)采集。
[0051]其中，本發(fā)明實(shí)施例中的拉曼光譜檢測(cè)頭在檢測(cè)樣品時(shí)，可以將樣品4置于二維平移樣品臺(tái)上，從而通過在二維方向移動(dòng)樣品4對(duì)其整個(gè)表面進(jìn)行二維激光線掃描，以獲取整個(gè)樣品表面的圖譜信息，得到更加全面精確的拉曼光譜檢測(cè)數(shù)據(jù)。
[0052]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種拉曼光譜檢測(cè)方法，利用本發(fā)明實(shí)施例中的拉曼光譜檢測(cè)頭進(jìn)行拉曼光譜檢測(cè)，如圖3，具體步驟包括:
[0053]步驟301:通過激光線光源發(fā)射線狀激光；
[0054]步驟302:利用過濾濾光片過濾所述線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光；
[0055]步驟303:將過濾后的拉曼散射光利用分束濾光片反射至掃描鏡；
[0056]步驟304:利用掃描鏡通過往復(fù)振動(dòng)的方式反射所述拉曼散射光，得到均勻的線狀拉曼散射光，將均勻的線狀拉曼散射光通過遮光罩的狹縫出射至樣品表面；
[0057]步驟305:令均勻的線狀拉曼散射光照射在樣品表面產(chǎn)生的拉曼檢測(cè)的信號(hào)光通過狹縫入射至掃描鏡，利用掃描鏡反射所述信號(hào)光經(jīng)分束濾光片后通過遮光罩上的檢測(cè)鏡出射。
[0058]可見，本發(fā)明實(shí)施例至少具有如下有益效果:
[0059]在本發(fā)明實(shí)施例提供的拉曼光譜檢測(cè)頭和檢測(cè)方法中，將激光線光源、過濾濾光片、分束濾光片和掃描鏡集成于拉曼光譜檢測(cè)頭的遮光罩中，提供了一種便攜式的集成拉曼光譜檢測(cè)頭，能夠?qū)悠愤M(jìn)行快速移動(dòng)檢測(cè)和信號(hào)采集。并且，本發(fā)明實(shí)施例通過線狀激光對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)，解決了現(xiàn)有技術(shù)的拉曼檢測(cè)技術(shù)中只能進(jìn)行點(diǎn)光譜檢測(cè)的技術(shù)問題，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
[0060]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種拉曼光譜檢測(cè)頭，其特征在于，包括:遮光罩，所述遮光罩包括狹縫和檢測(cè)鏡，所述狹縫用于令拉曼散射光出射至樣品，并令所述樣品表面產(chǎn)生的信號(hào)光射入，所述檢測(cè)鏡用于出射所述信號(hào)光； 所述遮光罩內(nèi)還包括: 激光線光源，用于發(fā)射線狀激光； 過濾濾光片，用于過濾所述線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光； 分束濾光片，用于將經(jīng)過所述過濾濾光片的拉曼散射光反射至掃描鏡，并令掃描鏡反射回的信號(hào)光通過所述檢測(cè)鏡出射； 掃描鏡，所述掃描鏡通過往復(fù)振動(dòng)的方式反射經(jīng)過所述分束濾光片反射的拉曼散射光，以獲取均勻的線狀拉曼散射光，使其通過所述狹縫出射至樣品表面，并將經(jīng)狹縫射入的樣品表面產(chǎn)生的拉曼檢測(cè)的信號(hào)光反射至所述分束濾光片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉曼光譜檢測(cè)頭，其特征在于，所述激光線光源和所述過濾濾光片之間還包括: 準(zhǔn)直透鏡，用于將所述激光線光源發(fā)射的線狀激光準(zhǔn)直匯聚為均勻的平行光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉曼光譜檢測(cè)頭，其特征在于，所述激光線光源為: 785nm激光線光源,最大輸出功率5w,最大輸出ImmX 20cm長(zhǎng)的激光線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉曼光譜檢測(cè)頭，其特征在于: 所述激光線光源包括多個(gè)排成一排的激光點(diǎn)光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拉曼光譜檢測(cè)頭，其特征在于: 所述激光線光源中包括9個(gè)排成一排的激光點(diǎn)光源。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拉曼光譜檢測(cè)頭，其特征在于: 所述激光線光源、準(zhǔn)直透鏡、過濾濾光片和分束濾光片依次分布在一條直線上； 所述掃描鏡、分束濾光片和檢測(cè)鏡依次分布在與所述直線垂直的另一條直線上； 所述掃描鏡和分束濾光片相互平行，分別與這兩條直線成45度夾角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的拉曼光譜檢測(cè)頭，其特征在于，所述遮光罩還包括: 提手，用于移動(dòng)和攜帶所述檢測(cè)頭。
8.一種拉曼光譜檢測(cè)方法，其特征在于，利用如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的拉曼光譜檢測(cè)頭進(jìn)行拉曼光譜檢測(cè)，包括: 通過激光線光源發(fā)射線狀激光； 利用過濾濾光片過濾所述線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光； 將過濾后的拉曼散射光利用分束濾光片反射至掃描鏡； 利用掃描鏡通過往復(fù)振動(dòng)的方式反射所述拉曼散射光，得到均勻的線狀拉曼散射光，將均勻的線狀拉曼散射光通過遮光罩的狹縫出射至樣品表面； 令均勻的線狀拉曼散射光照射在樣品表面產(chǎn)生的拉曼檢測(cè)的信號(hào)光通過狹縫入射至掃描鏡，利用掃描鏡反射所述信號(hào)光經(jīng)分束濾光片后通過遮光罩上的檢測(cè)鏡出射。
【文檔編號(hào)】G01N21/01GK103994973SQ201410267191
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】彭彥昆, 趙娟 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)