一种结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置及探测方法与流程

本发明涉及拉曼信号处理技术领域，尤其涉及一种结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置和探测方法。

背景技术：

拉曼光谱(Raman spectra)是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应，对入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面的信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。拉曼光谱技术以其灵敏性、快速性以及操作方便等优点，在非侵入式检测领域得到了快速发展和广泛应用。

光照射到介质的时候，除了介质吸收、反射和透过外，总有一部分被散射，其散射包括弹性散射和非弹性散射。弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分，非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分，统称为拉曼效应。散射光按照频率可以分为三类：第一类，是由某种散射中心(分子或尘埃粒子)引起，其波数变化小于10^-5cm^－1或者基本不变，这类散射称为米氏散射；第二类，由入射光波场与介质内的弹性波发生相互作用而产生的散射，其波数变化大约0.1cm^－1，称为布里渊(Brillouin)散射；以上两类散射通常难以分辨合称为瑞利散射；第三类，波数变化大于1cm^－1的散射，相当于分子转动、振动能级和电子能级间跃迁范围，称为拉曼散射。

近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy，简称NIRS)分析技术是利用样品的近红外特征吸收峰与样品成分含量及性能之间建立的数学关系，来预测未知样品成分含量及其性能。与中红外相比，尽管近红外光谱的倍频或组合频吸收强度比基频峰强度大约低1至3个数量级，但由于这些弱的吸收带没有在MIR吸收带显示出边缘干扰，所以在一个较大的吸收动态范围内这些吸收带强度与被测物浓度之间有线性关系。近红外光谱分析技术也是一种高效快速的现代分析技术，综合运用了计算机技术、光谱技术和化学计量学等多个学科的最新研究成果，以其独特的优势在多个领域得到了日益广泛的应用，并已逐渐得到大众的普遍接受。近年来，由于计算机与化学统计学软件的发展，特别是化学计量学的深入研究和广泛应用，使近红外光谱技术成为发展最快、最引人注目的光谱技术。在短短十几年内，近红外光谱技术已快速发展成为一项极具竞争力的分析技术。

从本质上，近红外光谱是吸收光谱，拉曼光谱是非弹性散射光谱，两者都能表征物质分子的结构。但是对于某些物质，对于激光热敏感，或者拉曼光谱信号极其微弱，或者激光激发时有强烈的荧光信号，使得拉曼信号被淹没在荧光信号中而无法实现拉曼光谱信号的采集。同样，部分物质近红外吸收信号微弱，而拉曼信号很强。现有技术中不存在使用同一探测头进行拉曼光谱信号与近红外光谱信事情的分时采集的实现方案。

技术实现要素：

为了解决现有技术中无法提供使用同一探测头进行拉曼光谱信号与近红外光谱信事情的分时采集的实现方案，本发明提供了一种结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置及探测方法。

本发明提供了一种结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置，包括激光器、分束镜、机械面镜切换装置、平面反射镜、聚焦采集透镜、拉曼光谱仪耦合透镜、拉曼光谱仪、半反半透分束镜、近红外光源、近红外光谱仪耦合透镜、近红外光谱仪；

所述激光器用于输出平行的单色激光光束；

所述分束镜以与所述激光器输出的激光光束呈预设角度的方式设置于所述激光器输出的激光光束输出光路上；

所述机械面镜切换装置的一端设置有所述平面反射镜，另一端空置，所述机械面镜切换装置处于第一切换状态时，所述平面反射镜位于所述分束镜反射的激光光束的光路上并与所述分束镜反射的激光光束呈预设角度，所述平面反射镜用于将所述半反半透分束镜透射的光束反射至所述聚焦采集透镜上，还用于将所述聚焦采集透镜准直后的光束反射至所述半反半透分束镜上；所述机械面镜切换装置处于第二切换状态时，所述分束镜反射的激光光束直接输入至所述聚焦采集透镜；

所述聚焦采集透镜以垂直于所述分束镜反射的激光光束的方式设置，所述聚焦采集透镜的焦点处对应于样品放置处；

所述半反半透分束镜与处于第一切换状态的所述机械面镜切换装置上的所述平面反射镜平行设置，用于透射所述近红外光源发射出的光束，还用于反射从所述平面反射镜反射回的光束；

所述拉曼光谱仪耦合透镜以垂直于所述分束镜透射的样品反射光束的方式设置于所述分束镜的一侧，用于将光束耦合进所述拉曼光谱仪的狭缝或光纤；

所述近红外光谱仪耦合透镜，用于将所述半反半透分束镜反射的光束耦合至所述近红外光谱仪。

上述结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置还具有以下特点：

还包括设置于分束镜和拉曼光谱仪耦合透镜之间的拉曼通道滤光片；设置于半反半透分束镜和近红外光谱仪耦合透镜之间的近红外通道滤光片。

上述结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置还具有以下特点：

所述预设角度为45度。

本发明还提供了一种结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置，包括激光器、分束镜、机械面镜切换装置、第一平面反射镜、聚焦采集透镜、拉曼光谱仪耦合透镜、拉曼光谱仪、第二平面反射镜、近红外光源、近红外光谱仪耦合透镜、近红外光谱仪；

所述激光器用于输出平行的单色激光光束；

所述分束镜以与所述激光器输出的激光光束呈预设角度的方式设置于所述激光器输出激光光束的输出光路上；

所述机械面镜切换装置的一端设置有第一平面反射镜，另一端空置，所述机械面镜切换装置处于第一切换状态时，所述第一平面反射镜位于所述分束镜反射的激光光束的光路上并与所述分束镜反射的激光光束呈预设角度，所述第一平面反射镜用于将所述聚焦采集透镜准直后的光束反射至所述第二平面反射镜上；所述机械面镜切换装置处于第二切换状态时，所述分束镜反射的激光光束直接输入至所述聚焦采集透镜；

所述聚焦采集透镜以垂直于所述分束镜反射的激光光束的方式设置，所述聚焦采集透镜的焦点处对应于样品放置处；

所述第二平面反射镜与处于第一切换状态的所述机械面镜切换装置上的所述第一平面反射镜平行设置，用于将所述第一平面反射镜反射的光束反射至所述近红外光谱仪耦合透镜；

所述拉曼光谱仪耦合透镜以垂直于所述分束镜透射的样品反射光束的方式设置于所述分束镜的一侧，用于将光束耦合进所述拉曼光谱仪的狭缝或光纤；

所述近红外光谱仪耦合透镜，用于将所述第二平面反射镜反射的光束耦合至所述近红外光谱仪；

所述近红外光源设置于聚焦采集透镜的焦点外侧，用于向所述聚焦采集透镜的焦点发射光束。

本发明还提供了一种使用上述结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置的探测方法，包括：

将样品放置于所述聚焦采集透镜的焦点处；

在需要进行拉曼光谱信号采集时，关闭所述近红外光源，控制所述机械面镜切换装置处于第二切换状态，打开所述激光器，进行拉曼光谱信号采集；

在需要进行近红外光谱信号采集时，关闭所述激光器，控制所述机械面镜切换装置处于第一切换状态，打开所述近红外光源，进行近红外光谱信号采集。

本发明还提供了一种结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置，包括激光器、分束镜、第一机械面镜切换装置、第一平面反射镜、聚焦采集透镜、拉曼光谱仪耦合透镜、拉曼光谱仪、第二机械面镜切换装置、第二平面反射镜、半反半透面镜、近红外光源、近红外光谱仪耦合透镜、近红外光谱仪；

所述激光器用于输出平行的单色激光光束；

所述分束镜以与所述激光器输出的激光光束呈预设角度的方式设置于所述激光器输出激光光束的输出光路上；

所述第一机械面镜切换装置的一端设置有所述第一平面反射镜，另一端空置，所述机械面镜切换装置处于第一切换状态时，所述第一平面反射镜位于所述分束镜反射的激光光束的光路上并与所述分束镜反射的激光光束呈预设角度；

所述第二机械面镜切换装置的一端设置有所述第二平面反射镜、另一端设置有半反半透面镜；所述第二机械面镜切换装置处于第一切换状态并且所述第一机械面镜切换装置处于第一切换状态时，所述第一平面反射镜位于所述近红外光源和所述第二平面反射镜之间，所述第二平面反射镜与所述第一平面反射镜平行设置，并用于将所述第一平面反射镜反射的激光光束反射至所述聚焦采集透镜；

所述第一机械面镜切换装置处于第二切换状态并且所述第二机械面镜切换装置处于第二切换状态时，所述第二机械面镜切换装置上的半反半透面镜接收所述近红外光源发射的光束，并将此光束反射到所述聚焦采集透镜，还用于将所述聚焦采集透镜透射的样品的光束透射至所述近红外光谱仪耦合透镜；

所述近红外光谱仪耦合透镜用于将所述半反半透分束镜反射的光束耦合至所述近红外光谱仪；

所述拉曼光谱仪耦合透镜用于将所述分束镜透射的样品的光束耦合至所述拉曼光谱仪。

上述结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置还具有以下特点：还包括设置于分束镜和拉曼光谱仪耦合透镜之间的拉曼通道滤光片；设置于近红外光谱仪耦合透镜的输入光路上的近红外通道滤光片。

使用上述结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置的探测方法包括：

将样品放置于所述聚焦采集透镜的焦点处；

在需要进行拉曼光谱信号采集时，关闭所述近红外光源，控制所述第一机械面镜切换装置处于第一切换状态，控制所述第二机械面镜切换装置处于第一切换状态，打开所述激光器，进行拉曼光谱信号采集；

在需要进行近红外光谱信号采集时，关闭所述激光器，控制所述第一机械面镜切换装置处于第二切换状态，控制所述第二机械面镜切换装置处于第二切换状态，打开所述近红外光源，进行近红外光谱信号采集。

本发明还提供了一种结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置，包括激光器、分束镜、第一平面反射镜、聚焦采集透镜、拉曼光谱仪耦合透镜、拉曼光谱仪、机械面镜切换装置、第二平面反射镜、近红外光源、近红外光谱仪耦合透镜、近红外光谱仪；

所述激光器用于输出平行的单色激光光束；

所述分束镜以与所述激光器输出的激光光束呈预设角度的方式设置于所述激光器输出激光光束的输出光路上；

所述第一平面反射镜位于所述分束镜反射的激光光束的光路上并与所述分束镜反射的激光光束呈预设角度；

所述机械面镜切换装置的一端设置有所述第二平面反射镜、另一端空置；所述机械面镜切换装置处于第一切换状态时，所述第二平面反射镜与所述第一平面反射镜平行设置，并用于将所述第一平面反射镜反射的激光光束反射至所述聚焦采集透镜；

所述近红外光源设置于聚焦采集透镜的焦点外侧，用于向所述聚焦采集透镜的焦点发射光束；

所述机械面镜切换装置处于第二切换状态时，所述聚焦采集透镜透射的光束直接输入至所述近红外光谱仪耦合透镜；

所述近红外光谱仪耦合透镜用于将从聚焦采集透镜接收到的光束耦合至所述近红外光谱仪；

所述拉曼光谱仪耦合透镜用于将所述分束镜透射的样品的光束耦合至所述拉曼光谱仪。

上述探测方法还具有以下特点：

将样品放置于所述聚焦采集透镜的焦点处；

在需要进行拉曼光谱信号采集时，关闭所述近红外光源，控制所述机械面镜切换装置处于第一切换状态，打开所述激光器，进行拉曼光谱信号采集；

在需要进行近红外光谱信号采集时，关闭所述激光器，控制所述机械面镜切换装置处于第二切换状态，打开所述近红外光源，进行近红外光谱信号采集。

本发明针对拉曼光谱仪和近红外光谱仪的单项探测技术存在的不足，利用拉曼和近红外两者的互相补充性，结合拉曼光谱与近红外光谱结合进行探测，实现拉曼光谱仪与近红外光谱仪共用一个探测头，实现拉曼光谱信号与近红外光谱信号的分时采集。

附图说明

图1是实施例一中结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置的探测装置的结构图；

图2是实施例二中结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置的探测装置的结构图；

图3是实施例三中结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置的探测装置的结构图；

图4是实施例四中结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置的探测装置的结构图。

具体实施例

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一

图1是实施例一中结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置的探测装置的结构图。此装置包括：激光器1、分束镜2、机械面镜切换装置、平面反射镜13、聚焦采集透镜4、拉曼光谱仪耦合透镜5、拉曼光谱仪6、半反半透分束镜17、近红外光源8、近红外光谱仪耦合透镜9、近红外光谱仪10。

激光器1用于输出平行的单色激光光束；

分束镜2以与激光器1输出的激光光束呈预设角度(例如45度)的方式设置于激光器1输出的激光光束输出光路上；

机械面镜切换装置的一端设置有平面反射镜13，另一端空置。机械面镜切换装置可采用电磁型或机械旋转靶轮式。机械面镜切换装置处于第一切换状态时，平面反射镜13位于分束镜2反射的激光光束的光路上并与分束镜2反射的激光光束呈预设角度，平面反射镜13用于将半反半透分束镜17透射的光束反射至聚焦采集透镜4上，还用于将聚焦采集透镜4准直后的光束反射至半反半透分束镜17上；机械面镜切换装置处于第二切换状态时，分束镜2反射的激光光束直接输入至聚焦采集透镜4。

聚焦采集透镜4以垂直于分束镜2反射的激光光束的方式设置，用于汇聚激光光束和近红外照明光源至焦点处，还用于准直样品的拉曼散射信号及近红外反射信号，聚焦采集透镜4的焦点处对应于样品放置处。

半反半透分束镜17与处于第一切换状态的机械面镜切换装置上的平面反射镜平行设置，用于透射近红外光源8发射出的光束，还用于反射从平面反射镜反射回的光束。

拉曼光谱仪耦合透镜5以垂直于分束镜2透射的样品反射光束的方式设置于分束镜2的一侧，用于将光束耦合进拉曼光谱仪6的狭缝或光纤。

近红外光谱仪耦合透镜9，用于将半反半透分束镜17反射的光束耦合至近红外光谱仪10。

其中，

此装置中激光器1输出平行的单色激光光束时，可以是直接空间输出，也可以是通过光纤输出准直后输出，如果激光器本身的单色性不能满足要求，旁瓣峰能量过大，可在激光器1前增加激光净化滤光片。

分束镜2为二向色性分束镜，用于反射激光光束，同时透射样品反馈的光信号。

近红外光源8采用同轴照明，通过一定的准直光学系统准直压缩发散角。

此装置还包括设置于分束镜2和拉曼光谱仪耦合透镜5之间的拉曼通道滤光片，用于滤除瑞丽散射光；还包括设置于半反半透分束镜17和近红外光谱仪耦合透镜9之间的近红外通道滤光片。

使用实施例一中的探测装置的探测方法包括：

步骤1，将样品放置于聚焦采集透镜4的焦点处。

步骤2、在需要进行拉曼光谱信号采集时，关闭近红外光源8，控制机械面镜切换装置处于第二切换状态，打开激光器1，进行拉曼光谱信号采集。

步骤3、在需要进行近红外光谱信号采集时，关闭激光器1，控制机械面镜切换装置处于第一切换状态，打开近红外光源8，进行近红外光谱信号采集。

其中，

步骤2中，在需要进行拉曼光谱信号采集时，关闭近红外光源8，控制机械面镜切换装置处于第二切换状态，即将机械面镜切换装置中空置的一端设置于原平面反射镜13的位置，此时选通拉曼光谱通路，打开激光器1，激光器1发出的激光经由分束镜2反射至聚焦采集透镜4，聚焦采集透镜4将激光光束汇聚至放置有样品的焦点处，样品反射的光信号经由聚焦采集透镜4准直后直接或经由拉曼通道滤光片输入至拉曼光谱仪耦合透镜5，通过拉曼光谱仪耦合透镜5耦合至拉曼光谱仪6。

步骤3中，在需要进行近红外光谱信号采集时，关闭激光器1，控制机械面镜切换装置处于第一切换状态，即将平面反射镜13设置于分束镜2和聚焦采集透镜4之间，打开近红外光源8，半反半透分束镜17透射近红外光源8发射的光束，经平面反射镜13反射至聚焦采集透镜4，聚焦采集透镜4将激光光束汇聚至放置有样品的焦点处，样品反射的光信号经由聚焦采集透镜4准直后输入至平面反射镜13，经平面反射镜13反射至半反半透分束镜17，经半反半透分束镜17反射后直接或经由近红外通道滤光片输入至近红外光谱仪耦合透镜9，通近红外光谱仪耦合透镜9反射的光束耦合至近红外光谱仪10。

实施例二

实施例二与实施例一的不同之处在于，近红外光源8采用傍轴照明模式，近红外光源8对样品进行直接照射，可以用单一近红外灯光源，也可采用多个光源对称、环形排列在聚焦采集透镜4的侧方。实施例二中，无需使用半反半透分束镜。

图2是实施例二中结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置的探测装置的结构图，此装置包括激光器1、分束镜2、机械面镜切换装置、第一平面反射镜23、聚焦采集透镜4、拉曼光谱仪耦合透镜5、拉曼光谱仪6、第二平面反射镜27、近红外光源8、近红外光谱仪耦合透镜9、近红外光谱仪10；

激光器1用于输出平行的单色激光光束；

分束镜2以与激光器1输出的激光光束呈预设角度(例如45度)的方式设置于激光器1输出激光光束的输出光路上；

机械面镜切换装置的一端设置有第一平面反射镜23，另一端空置，机械面镜切换装置处于第一切换状态时，第一平面反射镜23位于分束镜2反射的激光光束的光路上并与分束镜2反射的激光光束呈预设角度，第一平面反射镜23用于将聚焦采集透镜4准直后的光束反射至第二平面反射镜27上，机械面镜切换装置处于第二切换状态时，分束镜2反射的激光光束直接输入至聚焦采集透镜4；

聚焦采集透镜4以垂直于分束镜2反射的激光光束的方式设置，聚焦采集透镜2的焦点处对应于样品放置处；

第二平面反射镜27与处于第一切换状态的机械面镜切换装置上的第一平面反射镜23平行设置，用于将第一平面反射镜23反射的光束反射至近红外光谱仪耦合透镜9；

拉曼光谱仪耦合透镜5以垂直于分束镜2透射的样品反射光束的方式设置于分束镜2的一侧，用于将光束耦合进拉曼光谱仪6的狭缝或光纤；

近红外光谱仪耦合透镜9，用于将第二平面反射镜27反射的光束耦合至近红外光谱仪10；

近红外光源8设置于聚焦采集透镜4的焦点外侧，用于向聚焦采集透镜4的焦点发射光束。

此装置还包括设置于分束镜2和拉曼光谱仪耦合透镜5之间的拉曼通道滤光片；设置于半反半透分束镜27和近红外光谱仪耦合透镜9之间的近红外通道滤光片。

使用实施例二中的结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置的探测装置的探测方法与实施例一中的方法相同。

其中，

步骤2中，在需要进行拉曼光谱信号采集时，关闭近红外光源8，控制机械面镜切换装置处于第二切换状态，即将机械面镜切换装置中空置的一端设置于第一原平面反射镜23的位置，此时选通拉曼光谱通路，打开激光器1，激光器1发出的激光经由分束镜2反射至聚焦采集透镜4，聚焦采集透镜4将激光光束汇聚至放置有样品的焦点处，样品反射的光信号经由聚焦采集透镜4准直后直接或经由拉曼通道滤光片输入至拉曼光谱仪耦合透镜5，通过拉曼光谱仪耦合透镜5耦合至拉曼光谱仪6。

步骤3中，在需要进行近红外光谱信号采集时，关闭激光器1，控制机械面镜切换装置处于第一切换状态，即将第一平面反射镜23设置于分束镜2和聚焦采集透镜4之间，打开近红外光源8直接照射样品，样品反射的光信号经由聚焦采集透镜4准直后输入至平面反射镜23，经平面反射镜23反射至半反半透分束镜27，经半反半透分束镜27反射后直接或经由近红外通道滤光片输入至近红外光谱仪耦合透镜9，通近红外光谱仪耦合透镜9反射的光束耦合至近红外光谱仪10。

实施例三

实施例三与实施例一和二的不同的之处是将近红外通道和拉曼通道位置对调，此时近红外通道为直通通道，拉曼通道为折转选通通道，该方案中设置两个机械面镜切换装置。

图3是实施例三中结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置的探测装置的结构图，此装置包括激光器1、分束镜2、第一机械面镜切换装置、第一平面反射镜33、聚焦采集透镜4、拉曼光谱仪耦合透镜5、拉曼光谱仪6、第二机械面镜切换装置、第二平面反射镜37、半反半透面镜、近红外光源8、近红外光谱仪耦合透镜9、近红外光谱仪10。

激光器1用于输出平行的单色激光光束。

分束镜2以与激光器1输出的激光光束呈预设角度(例如45度)的方式设置于激光器1输出激光光束的输出光路上。

第一机械面镜切换装置的一端设置有第一平面反射镜33，另一端空置，机械面镜切换装置处于第一切换状态时，第一平面反射镜33位于分束镜2反射的激光光束的光路上并与分束镜2反射的激光光束呈预设角度。

第二机械面镜切换装置的一端设置有第二平面反射镜37、另一端设置有半反半透面镜；第二机械面镜切换装置处于第一切换状态并且第一机械面镜切换装置处于第一切换状态时，第一平面反射镜33位于近红外光源8和第二平面反射镜37之间，第二平面反射镜37与第一平面反射镜33平行设置，并用于将第一平面反射镜33反射的激光光束反射至聚焦采集透镜4。

第一机械面镜切换装置处于第二切换状态并且第二机械面镜切换装置处于第二切换状态时，第二机械面镜切换装置上的半反半透面镜接收近红外光源8发射的光束，并将此光束反射到聚焦采集透镜4，还用于将聚焦采集透镜4透射的样品的光束透射至近红外光谱仪耦合透镜9。

近红外光谱仪耦合透镜9用于将半反半透分束镜反射的光束耦合至近红外光谱仪10。

拉曼光谱仪耦合透镜5用于将分束镜2透射的样品的光束耦合至拉曼光谱仪6。

此装置还包括设置于分束镜2和拉曼光谱仪耦合透镜5之间的拉曼通道滤光片；设置于近红外光谱仪耦合透镜9的输入光路上的近红外通道滤光片。

使用实施例三中的探测装置的探测方法包括：

步骤1，将样品放置于聚焦采集透镜4的焦点处；

步骤2，在需要进行拉曼光谱信号采集时，关闭近红外光源8，控制第一机械面镜切换装置处于第一切换状态，控制第二机械面镜切换装置处于第一切换状态，打开激光器1，进行拉曼光谱信号采集；

步骤3，在需要进行近红外光谱信号采集时，关闭激光器1，控制第一机械面镜切换装置处于第二切换状态，控制第二机械面镜切换装置处于第二切换状态，打开近红外光源8，进行近红外光谱信号采集。

具体的：

步骤2中，在需要进行拉曼光谱信号采集时，关闭近红外光源8，控制第一机械面镜切换装置处于第一切换状态(即第一反射面镜状态)，控制第二机械面镜切换装置处于第一切换状态(即第二反射面镜状态)，打开激光器1，激光器1发出的激光经由分束镜2反射至第一平面反射镜33、经第一平面反射镜33反射至第二平面反射镜37、经第二平面反射镜37反射至聚焦采集透镜4，聚焦采集透镜4将激光光束汇聚至放置有样品的焦点处，样品反射的光信号经由聚焦采集透镜4准直后输入至第二平面反射镜37、经第二平面反射镜37反射至第一平面反射镜33、经第一平面反射镜33反射至分束镜2、经分束镜2透射，直接或经由拉曼通道滤光片输入至拉曼光谱仪耦合透镜5，通过拉曼光谱仪耦合透镜5耦合至拉曼光谱仪6。

步骤3中，在需要进行近红外光谱信号采集时，关闭激光器1，控制第一机械面镜切换装置处于第二切换状态(即空置状态)，控制第二机械面镜切换装置处于第二切换状态(即半反半透面镜状态)，打开近红外光源8，红外光源8的光束直接照射至半反半透面镜、半反半透面镜将光束反射至聚焦采集透镜4，聚焦采集透镜4将近红外光束汇聚至放置有样品的焦点处，样品反射的光信号经由聚焦采集透镜4准直后输入至半反半透面镜，经半反半透面镜透射后，直接或经由近红外通道滤光片输入至近红外光谱仪耦合透镜9，通近红外光谱仪耦合透镜9反射的光束耦合至近红外光谱仪10。

实施例四

实施例四与实施例三的不同之处是，对红外光源8采用傍轴照明模式。两个机械面镜均切换装置切换至有面镜状态时，选通拉曼通道，均切换至置空状态时，选通近红外通道。

图4是实施例四中结合拉曼光谱和近红外光谱的探测装置的探测装置的结构图，此装置包括激光器1、分束镜2、第一平面反射镜43、聚焦采集透镜4、拉曼光谱仪耦合透镜5、拉曼光谱仪6、机械面镜切换装置、第二平面反射镜47、近红外光源8、近红外光谱仪耦合透镜9、近红外光谱仪10。

激光器1用于输出平行的单色激光光束；

分束镜2以与激光器1输出的激光光束呈预设角度(例如45度)的方式设置于激光器1输出激光光束的输出光路上。

第一平面反射镜43位于分束镜2反射的激光光束的光路上并与分束镜2反射的激光光束呈预设角度。

机械面镜切换装置的一端设置有第二平面反射镜47、另一端空置；机械面镜切换装置处于第一切换状态并且第一机械面镜切换装置处于第一切换状态时，第二平面反射镜47与第一平面反射镜43平行设置，并用于将第一平面反射镜43反射的激光光束反射至聚焦采集透镜4。

近红外光源8设置于聚焦采集透镜4的焦点外侧，用于向聚焦采集透镜4的焦点发射光束。

机械面镜切换装置处于第二切换状态时，聚焦采集透镜4透射的光束直接输入至近红外光谱仪耦合透镜9。

近红外光谱仪耦合透镜9用于将半反半透分束镜反射的光束耦合至近红外光谱仪10。

拉曼光谱仪耦合透镜5用于将分束镜2透射的样品的光束耦合至拉曼光谱仪6。

此装置还包括设置于分束镜2和拉曼光谱仪耦合透镜5之间的拉曼通道滤光片；设置于近红外光谱仪耦合透镜9的输入光路上的近红外通道滤光片。

使用实施例四中的探测装置的探测方法包括：

步骤1，将样品放置于聚焦采集透镜4的焦点处；

步骤2，在需要进行拉曼光谱信号采集时，关闭近红外光源8，控制机械面镜切换装置处于第一切换状态，打开激光器1，进行拉曼光谱信号采集；

步骤3，在需要进行近红外光谱信号采集时，关闭激光器1，控制机械面镜切换装置处于第二切换状态，打开近红外光源8，进行近红外光谱信号采集。

具体的：

步骤2中，在需要进行拉曼光谱信号采集时，关闭近红外光源8，控制机械面镜切换装置处于第一切换状态(即第二反射面镜状态)，打开激光器1，激光器1发出的激光经由分束镜2反射至第一平面反射镜43、经第一平面反射镜43反射至第二平面反射镜47、经第二平面反射镜47反射至聚焦采集透镜4，聚焦采集透镜4将激光光束汇聚至放置有样品的焦点处，样品反射的光信号经由聚焦采集透镜4准直后输入至第二平面反射镜47、经第二平面反射镜47反射至第一平面反射镜43、经第一平面反射镜43反射至分束镜2、经分束镜2透射，直接或经由拉曼通道滤光片输入至拉曼光谱仪耦合透镜5，通过拉曼光谱仪耦合透镜5耦合至拉曼光谱仪6。

步骤3中，在需要进行近红外光谱信号采集时，关闭激光器1，控制机械面镜切换装置处于第二切换状态(即空置状态)，打开近红外光源8，红外光源8的光束直接照射至聚焦采集透镜4，聚焦采集透镜4将近红外光束汇聚至放置有样品的焦点处，样品反射的光信号经由聚焦采集透镜4准直后，直接或经由近红外通道滤光片输入至近红外光谱仪耦合透镜9，通近红外光谱仪耦合透镜9反射的光束耦合至近红外光谱仪10。

本发明中使用的近红外光源典型的为近红外宽光谱光源，例如近红外钨光源。

本发明针对拉曼光谱仪和近红外光谱仪的单项探测技术存在的不足，利用拉曼和近红外两者的互相补充性，结合拉曼光谱与近红外光谱结合进行探测，实现拉曼光谱仪与近红外光谱仪共用一个探测头，实现拉曼光谱信号与近红外光谱信号的分时采集。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。