一种空间偏移量可调的拉曼光谱系统及拉曼光谱探测方法与流程

文档序号:17409822发布日期:2019-04-16 22:26阅读:670来源:国知局
技术特征:

1.一种空间偏移量可调的拉曼光谱系统,其特征在于,包括:激光器(1)、光路转换装置(2)、聚焦采集光学系统(3)、耦合光学系统(4)、光纤束(5)、至少一光谱仪(6);

所述激光器(1)用于输出准直平行的激光光束;

所述光路转换装置(2)设置于所述激光器(1)输出激光光束的输出光路上,用于对所述激光光束进行反射;

所述聚焦 采集光学系统(3)以垂直于所述光路转换装置(2)反射的激光光束的方式设置于所述光路转换装置(2)的一侧,用于聚焦 所述光路转换装置(2)反射后的光束并且采集信号光束并准直为平行光束;

所述耦合光学系统(4)以垂直于所述光路转换装置(2)透射的激光光束的方式设置于所述光路转换装置(2)的另一侧,用于将接收到的光束进行汇聚成像并耦合至光纤束(5)的输入端;

所述光纤束(5)的输入端设置于所述耦合光学系统(4)的焦平面处,所述光纤束(5)的输入端的光纤呈环状分布,中心处设置至少一根光纤,外环位置设置多根与中心处的光纤的距离相同并且构成圆形排列的光纤;所述光纤束(5)的输出端连接所述光谱仪(6),

其中,所述聚焦采集光学系统(3)为定焦光学系统,所述耦合光学系统(4)为变焦光学系统;

或者,所述聚焦采集光学系统(3)为变焦光学系统,所述耦合光学系统(4)为定焦光学系统;

或者,所述聚焦采集光学系统(3)和所述耦合光学系统(4)均为变焦光学系统。

2.如权利要求1所述的空间偏移量可调的拉曼光谱系统,其特征在于,

所述光谱仪(6)为成像光谱仪时,所述光谱仪(6)的个数为1个,所述光纤束(5)具有一个输出端,所述光纤束(5)的输出端的光纤呈线状分布并且与所述光谱仪(6)的狭缝耦合,所述光纤束(5)的输入端的中心光纤的另一端位于所述光纤束(5)的输出端的一端。

3.如权利要求1所述的空间偏移量可调的拉曼光谱系统,其特征在于,

所述光谱仪(6)为非成像光谱仪时,所述光谱仪(6)的个数为2个,所述光谱仪(6)包括第一光谱仪和第二光谱仪,所述光纤束(5)为Y型光纤束具有两个输出端,第一输出端的光纤呈线状分布并且与第一光谱仪的狭缝耦合,第一输出端的光纤的数量为所述光纤束(5)的输入端的外环位置的光纤的数量,第二输出端的光纤呈线状分布并且与所述第二光谱仪的狭缝耦合,第二输出端的光纤的数量为所述光纤束(5)的输入端的中心位置的光纤的数量。

4.如权利要求1所述的空间偏移量可调的拉曼光谱系统,其特征在于,

所述拉曼光谱仪还包括设置于所述激光器(1)和所述光路转换装置(2)之间的与所述激光器(1)的激光光束垂直的净化滤光片;

还包括设置于所述光路转换装置(2)和耦合光学系统(4)之间的陷波滤光片。

5.使用权利要求1至4中任一权利要求所述的空间偏移量可调的拉曼光谱系统的拉曼光谱探测方法,其特征在于,包括:

将样品放置于聚焦采集光学系统(3)的焦点处;通过激光器(1)发射准直平行的激光光束;

光路转换装置(2)将接收到的激光光束反射到聚焦采集光学系统(3),所述聚焦采集光学系统(3)将所述光路转换装置(2)反射的激光光束聚集在放置有样品的焦点处,并透射从样品散射回的光束,此光束包含中心视场的零空间偏移拉曼散射光束和非中心视场具有空间偏移量的空间偏移拉曼散射光束;

所述耦合光学系统(4)将接收到的光束进行汇聚成像并耦合至光纤束(5)的输入端,将不同视场处的光束分别汇聚至光纤束(5)的输入端的不同位置,具体的令中心光纤对应中心视场从而耦合零空间偏移拉曼散射光束,令外环光纤束对应非中心视场从而耦合空间偏移拉曼散射光束;

通过光谱仪(6)采集光谱信号;如果当前空间偏移量不符合采集要求时,根据以下方式调整空间偏移的大小以实现不同空间位移量的拉曼光谱采集:

所述聚焦采集光学系统(3)是变焦光学系统并且所述耦合光学系统(4)是定焦光学系统时,调整所述聚焦采集光学系统(3)的焦距再次进行采集;

所述聚焦采集光学系统(3)是定焦光学系统并且所述耦合光学系统(4)是变焦光学系统时,调整所述耦合光学系统(4)的焦距再次进行采集;

所述聚焦采集光学系统(3)是变焦光学系统并且所述耦合光学系统(4)是变焦光学系统时,调整所述聚焦采集光学系统(3)和所述耦合光学系统(4)的焦距再次进行采集。

6.使用权利要求5所述的拉曼光谱探测方法,其特征在于,

所述空间位移量的大小由聚焦采集光学系统(3)的焦距f3和所述耦合光学系统(4)的焦距f4及光纤外环半径R0所决定,满足R=R0*f4/f3,其中R为所述空间位移量。

7.使用权利要求5所述的拉曼光谱探测方法,其特征在于,

所述光谱仪(6)为成像光谱仪时,所述光谱仪(6)的个数为1个,所述光纤束(5)具有一个输出端,所述光纤束(5)的输出端的光纤呈线状分布并且与所述光谱仪(6)的狭缝耦合,所述光纤束(5)的输入端的中心光纤的另一端位于所述光纤束(5)的输出端的一端。

8.使用权利要求5所述的拉曼光谱探测方法,其特征在于,

所述光谱仪(6)为非成像光谱仪时,所述光谱仪(6)的个数为2个,所述光谱仪(6)包括第一光谱仪和第二光谱仪,所述光纤束(5)为Y型光纤束具有两个输出端,第一输出端的光纤呈线状分布并且与第一光谱仪的狭缝耦合,第一输出端的光纤的数量为所述光纤束(5)的输入端的外环位置的光纤的数量,第二输出端的光纤呈线状分布并且与所述第二光谱仪的狭缝耦合,第二输出端的光纤的数量为所述光纤束(5)的输入端的中心位置的光纤的数量。

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