一种荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱联用系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱联用系统，包括光源模块、光路模块和检测模块(3)，通过将荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱分析集成于同一系统中，可以根据不同检测需求切换相应的检测模式，实现拉曼、荧光、激光诱导原子发射光谱分析在同一仪器平台中联用。本发明大大降低光谱分析检测中对仪器平台的需求，为检测物质的荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱信号提供了便利，可应用于对复杂物质成分检测分析。
【专利说明】一种荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱联用系统
【技术领域】
[0001]本发明属于光谱分析【技术领域】，具体涉及一种荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱联用系统。
【背景技术】
[0002]荧光光谱是一种在辐射能激发出的荧光辐射强度进行定量分析的发射光谱分析方法。物体经过较短波长的光照，把能量储存起来，然后缓慢放出较长波长的光，放出的这种光就叫荧光，通过分析荧光的能量与波长关系来检测被测物体成分。
[0003]拉曼光谱是一种散射光谱，利用激光照射样品，通过检测散射谱峰的拉曼位移及其强度获取物质分子振动-转动信息的一种光谱分析法。
[0004]激光诱导原子发射分析技术使用高峰值功率的脉冲激光照射样品，光束聚焦到一个很小的分析点。在激光照射的光斑区域，样品中的材料被烧蚀剥离，并在样品上方形成纳米粒子云团。由于激光光束的峰值能量是相当高的，其吸收及多光子电离效应增加了样品上方生成的气体和气溶胶云团的不透明性，即便只是很短暂的激光脉冲激发。由于激光的能量显著地被该云团吸收，等离子体逐渐形成。高能量的等离子体使纳米粒子熔化，将其中的原子激发并且发出光。原子发出的光可以被检测器捕获并记录为光谱，通过对光谱进行分析，即可获得样品中存在何种元素的信息，通过软件算法可以对光谱进行进一步的定性分析和定量分析。
[0005]近年来一些采用激光光谱手段的光谱分析技术已经非常成熟，如:拉曼光谱、荧光光谱等，但都是单一光谱探测技术的应用。由于现实生活中存在大量的复杂物质，单一的光谱探测技术无法满足物质分析的需求。如利用拉曼光谱检测荧光物质时，荧光的干扰非常严重，甚至会完全掩盖拉曼信号，而该物质利用荧光光谱检测时，一些含量较低的成分的荧光信号会被有色可溶有机物荧光光谱湮灭。
[0006]鉴于被检测物质成分具有复杂性和多样性的特点，对复杂物质成分检测分析需要综合多方面的光谱信息。利用多台不同分析方法的仪器检测对光谱分析研究活动造成了很大的不便，因此急需一种具有综合检测能力的分析仪器。一般拉曼信号要弱于荧光约3个数量级，原子发射光谱信号强度较强，与荧光光谱信号强度相对应，而三者对于探测器的基本要求类似，因此将三者集成在同一个系统中是可行的。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱联用系统，实现拉曼、荧光、激光诱导原子发射光谱分析在同一仪器平台中联用，使用一台分析仪器综合多方面的光谱信息，实现对复杂物质成分检测分析。
[0008]为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下:
一种荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱联用系统，其特征在于:包括光源模块(I)、光路模块(2)和检测模块(3)；所述光源模块(I)包括紫外光光源(4)和激光光源(5)，紫外光光源(4)和激光光源
(5)通过一个活动转镜，实现输出自动切换，测量荧光光谱时采用紫外光光源(4)，测量拉曼和激光诱导原子发射光谱时采用激光光源(5)；
所述光路模块(2)包括单色仪(6)、显微镜采样装置(7)和可更换滤波器(8);单色仪
(6)输入端与紫外光光源(4)相连接，输出端与显微镜采样装置(7)相连接；可更换滤波器
[8]输入端一与激光光源(5)相连接,输出端一与显微镜米样装置(7)的放大图像输入端相连接，显微镜采样装置(7)输出端与可更换陷波器(8)输入端二相连接；
所述检测模块(3)包括可更换光栅(9)和CCD电荷耦合元件(10)，检测模块(3)输入端与可更换滤波器(8)输出端二相连接。
[0009]所述可更换滤波器(8)包括位于光谱仪输入端前的激光陷波滤波器(11)和长波通滤光片(12)，测量拉曼、激光诱导击穿光谱时采用激光陷波滤波器(11)，测量荧光光谱时采用长波通滤光片(12)。
[0010]所述激光光源(5)包括532nm波长准连续工作激光，用于测量拉曼光谱；532nm波长脉冲工作激光，用于测量激光诱导击穿光谱。
[0011]所述单色仪(6)采用四型凹面光栅设计，分辨率为2~4nm，与显微镜采样装置(7)采用光纤连接。
[0012]所述可更换光栅(9)包括3种光栅:1800线光栅，闪耀波长600nm，用于拉曼光谱和激光诱导原子发射光 谱测量，工作波段覆盖500nm — IlOOnm ；1200线光栅，闪耀波长300nm，用于紫外波段的激光诱导原子发射光谱测量，工作波段覆盖300nm — 700nm ；600线光栅，闪耀波长500nm，主要用于紫外激发荧光光谱测量，工作波段覆盖400nm — llOOnm。
[0013]本发明具有有益效果。本发明将荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱分析集成于同一系统中，可以根据不同检测需求切换相应的检测模式，大大降低了光谱分析检测中对仪器平台的需求，为检测物质的荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱信号提供了便利。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱联用系统实施例的结构示意图。
[0015]图中:I光源模块，2光路模块，3检测模块，4紫外光光源，5激光光源，6单色仪，7显微镜采样装置，8可更换滤波器，9可更换光栅，10 CXD电荷耦合元件，11激光陷波滤波器，12长波通滤光片。
【具体实施方式】
[0016]现有的荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱分析仪器都是单一功能的分析仪器，因此，本发明提出了荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱联用系统的技术方案，以实现将荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱分析集成在一个系统中的功能。
[0017]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0018]如图1所示，荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱联用系统包括:
光源模块，包括紫外光光源和激光光源，紫外光光源和激光光源能够自行切换，测量荧光光谱时采用紫外光光源，测量拉曼、激光诱导原子发射光谱时采用激光光源。[0019]光路模块，包括单色仪、显微镜采样装置、可更换滤波器，单色仪输入端与紫外光光源相连接，输出端与显微镜采样装置相连接，可更换滤波器输入端一与激光光源相连接，输出端一与显微镜采样装置相连接，显微镜采样装置输出端与可更换滤波器输入端二相连接。
[0020]检测模块，包括可更换光栅和CCD电荷耦合元件，检测模块输入端与可更换滤波器输出端二相连接。
[0021]在本实施例中，测量荧光光谱时采用紫外光光源，紫外光经过单色仪变成单色光后即变为荧光物质的激发光。产生的单色激发光通过光纤传输至显微镜采样装置照射在被测样品上发出的荧光经半透半反镜反射至可更换滤波器，经长波通滤光片过滤杂散信号后的突光信号通过600线、500nm闪耀的平面光栅后传输至CCD电荷稱合兀件转换为相应的电信号。
[0022]本实施例中，单色仪采用四型凹面光栅设计，分辨率为2_4nm。
[0023]在本实施例中，测量拉曼光谱时采用激光光源，波长为532nm的激光光源(激光器工作在连续状态)经过激光陷波滤波器反射传输到显微镜采样装置照射在被测样品上生成拉曼散射信号，经反射镜反射到激光陷波滤波器，过滤掉激光瑞利信号后的拉曼散射光通过1800线、600nm闪耀的平面光栅后传输至CCD电荷稱合兀件转换为相应的电信号。
[0024]在本实施例中，测量激光诱导原子发射光谱时采用脉冲激光光源，输出波长为532nm，脉冲宽度约10ns，经过显微镜聚焦照射在样品上产生等离子体，将样品中的原子激发并且由显微镜收集发出光，经反射镜反射到激光陷波器，过滤掉强的激光瑞利信号后的原子发射光谱信号通过1800线、600nm闪耀平面光栅或1200线、300nm闪耀平面光栅后传输至CCD电荷稱合兀件转换为相应的电信号。其中1200线光栅主要用于分析金属兀素的紫外波段的发射光谱，1800线光栅主要用于分析可见波段的非金属元素的发射光谱。
[0025]本实施例中，光谱仪模块采用平场对称CT结构。
[0026]本实施例中，拉曼测量过程中，激光器工作在连续方式下，连续输出大约200mW功率532nm激光。拉曼信号保持稳定。在激光诱导原子发射光谱测量过程中，激光器运行在脉冲方式下，输出532nm激光，激光持续脉冲宽度大约为10ns，总能量大约为200mJ，峰值功率大约为20MW，在此能量下，多数材料能够被加热至原子化，并激发，生成原子发射光谱。
[0027]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱联用系统，其特征在于:包括光源模块(I)、光路模块(2)和检测模块(3)； 所述光源模块(I)包括紫外光光源(4)和激光光源(5)，紫外光光源(4)和激光光源(5)通过一个活动转镜，实现输出自动切换，测量荧光光谱时采用紫外光光源(4)，测量拉曼和激光诱导原子发射光谱时采用激光光源(5)； 所述光路模块(2)包括单色仪(6)、显微镜采样装置(7)和可更换滤波器(8);单色仪(6)输入端与紫外光光源(4)相连接，输出端与显微镜采样装置(7)相连接；可更换滤波器(8)输入端一与激光光源(5)相连接,输出端一与显微镜米样装置(7)的放大图像输入端相连接，显微镜采样装置(7)输出端与可更换陷波器(8)输入端二相连接； 所述检测模块(3)包括可更换光栅(9)和CCD电荷耦合元件(10)，检测模块(3)输入端与可更换滤波器(8)输出端二相连接。
2.所根据权利要求1所述的一种荧光、拉曼、激光诱导原子发射光谱联用系统，其特征在于:可更换滤波器(8)包括位于光谱仪输入端前的激光陷波滤波器(11)和长波通滤光片(12)，测量拉曼、激光诱导击穿光谱时采用激光陷波滤波器(11)，测量荧光光谱时采用长波通滤光片(12)。
3.根据权利要求1所述的一种荧光、拉曼、激光诱导击穿光谱联用系统，其特征在于:所述激光光源(5)包括532nm波长准连续工作激光，用于测量拉曼光谱；532nm波长脉冲工作激光，用于测量激光诱导击穿光谱。
4.根据权利要求1所述的一种荧光、拉曼、激光诱导击穿光谱联用系统，其特征在于:所述单色仪(6)采用四型凹面 光栅设计，分辨率为2~4nm，与显微镜采样装置(7)采用光纤连接。
5.根据权利要求1所述的一种荧光、拉曼、激光诱导击穿光谱联用系统，其特征在于所述可更换光栅(9)包括3种光栅:1800线光栅，闪耀波长600nm,用于拉曼光谱和激光诱导原子发射光谱测量，工作波段覆盖500nm — IlOOnm ；1200线光栅，闪耀波长300nm，用于紫外波段的激光诱导原子发射光谱测量，工作波段覆盖300nm — 700nm ;600线光栅，闪耀波长500nm，主要用于紫外激发荧光光谱测量，工作波段覆盖400nm — llOOnm。
【文档编号】G01N21/64GK103822908SQ201410067077
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】陈斌, 徐晓轩, 陆道礼, 王斌 申请人:江苏大学