拉曼光谱检测系统的制作方法

本实用新型涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种拉曼光谱检测系统。

背景技术：

1928年印度科学家Raman发现了拉曼散射效应：光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射。弹性散射的散射光是与激光波长相同的成分，非弹性散射光的波长有比激光波长长和短的成分，比激发波长长的称为斯托克斯线，比激光波长短的散射光称为反斯托克斯线，它们统称为拉曼效应。

拉曼效应激发出来的谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与分子振动或转动能级有关，因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析作为一种无损伤、高灵敏的检测技术，已经在物理、化学、生物学、矿物学、材料学、考古学和工业产品质量控制等各个领域有着广泛的应用，是研究分子结构和组态、物质成分鉴定、结构分析的有力工具。

当前市面上存在的拉曼光谱仪检测系统大部分利用单独的CCD器件进行光谱线的接收，由于智能手机现已普及，且智能手机一般包含有摄像头，现有拉曼光谱仪检测系统单独配置CCD器件造成了不必要的器件成本，不利于拉曼光谱仪检测系统推广应用。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种利用智能手机进行光线接收的拉曼光谱检测系统。

一种拉曼光谱检测系统，包括：激光器、与所述激光器对应设置的收集分光装置、及与所述收集分光装置对应的智能手机；所述激光器用于产生预定波长的激光；所述收集分光装置设有输入口、检测口、及输出口；所述收集分光装置包括与所述输入口对应的分光棱镜、设置在所述分光棱镜一侧的聚焦准直透镜、设置在所述分光棱镜另一侧的滤光片、与所述滤光片对应设置的衍射光栅、及与所述衍射光栅对应设置的耦合透镜组；所述智能手机设有摄像头；所述激光器输出的激光从输入口进入所述收集分光装置内，激光经所述分光棱镜反射及所述聚焦准直透镜聚焦后，输出所述检测口；检测获得的光线从所述检测口进入所述收集分光装置，检测获得的光线经过所述聚焦准直透镜后形成准直光束，准直光束中的瑞利散射光及波长小于预定波长的拉曼散射光受到所述分光棱镜及滤光片的过滤，波长大于预定波长的拉曼散射光投射通过所述衍射光栅，所述耦合透镜组对透过所述衍射光栅的部分衍射光进行扩束，扩束后的光束从所述输出口出射至所述智能手机的摄像头。

上述拉曼光谱检测系统，通过设置与衍射光栅对应设置的耦合透镜组，使检测获得的波长大于预定波长的拉曼散射光能调整为一般智能相机能识别的光束，通过配合智能相机的摄像头，从而能减少独立CCD的应用，减少拉曼光谱检测过程中的硬件成本，有利于拉曼光谱仪检测系统推广应用。

在其中一个实施例中，所述收集分光装置还包括外壳，所述分光棱镜、所述聚焦准直透镜、所述滤光片、所述衍射光栅、及所述耦合透镜组容置在所述外壳中。

在其中一个实施例中，还包括样品台，所述样品台包括挡光壁、及设置在所述挡光壁中的放置皿；所述挡光壁上设有与所述收集分光装置的检测口对应的狭缝。

在其中一个实施例中，所述激光器输出500nm准直激光。

在其中一个实施例中，还包括位置固定机构，所述位置固定机构包括承载台、与所述承载台转动连接的转框、及安装在所述转框上的弹簧件；所述承载台包括基板、连接所述基板上的第一套筒、连接所述基板的第二套筒、连接所述基板的立杆；所述立杆的一侧延伸有套框部；所述转框包括定轴部及摆动部，所述转框的定轴部穿设在所述套框部中；所述弹簧件令转框的摆动部向所述第一套筒与所述第二套筒之间的方向偏转。

在其中一个实施例中，所述承载台还包括加固条，所述加固条的一端连接所述第二套筒，所述加固条的另一端连接所述立杆的上端。

在其中一个实施例中，所述位置固定机构还包括底座，所述底座包括底板、连接所述底板的第一导杆、及连接所述底板的第二导杆；所述第一套筒套设在所述第一导杆上，所述第二套筒套设在所述第二导杆上。

在其中一个实施例中，所述位置固定机构还包括若干安装在所述底座上的若干固定件，所述固定件分别与所述第一套筒或所述第二套筒对应设置。

在其中一个实施例中，所述底座还包括横杆，所述横杆连接所述第一导杆，所述横杆还连接所述第二导杆。

在其中一个实施例中，所述位置固定机构还包括侧轴套及压合轴套；所述侧轴套套设在所述第一套筒或所述第二套筒上；所述压合轴套套设在所述转框的摆动部上。

附图说明

图1为本实用新型的一较佳实施例的拉曼光谱检测系统的结构示意图；

图2为拉曼光谱检测系统的局部立体示意图；

图3为位置调节机构的立体示意图；

图4为图3所示的位置调节机构的分解示意图；

图5为智能手机安装到位置调节机构后的立体示意图；

图6图5所示的智能手机及位置调节机构的圆圈A处放大图；

图7为图5所示的智能手机及位置调节机构在另一角度的立体示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1至图7，为本实用新型一较佳实施方式的拉曼光谱检测系统100，用于对测试样品进行拉曼光谱检测。该拉曼光谱检测系统100包括激光器20、与激光器20对应设置的收集分光装置30、及与收集分光装置30对应的智能手机40；激光器20用于产生预定波长的激光；收集分光装置30设有输入口、检测口、及输出口；收集分光装置30包括与输入口对应的分光棱镜31、设置在分光棱镜31一侧的聚焦准直透镜32、设置在分光棱镜31另一侧的滤光片33、与滤光片33对应设置的衍射光栅34、及与衍射光栅34对应设置的耦合透镜组35；智能手机40设有摄像头41；激光器20输出的激光从输入口进入收集分光装置30内，激光经分光棱镜31反射及聚焦准直透镜32聚焦后，输出检测口；检测获得的光线从检测口进入收集分光装置30，检测获得的光线经过聚焦准直透镜32后形成准直光束，准直光束中的瑞利散射光及波长小于预定波长的拉曼散射光受到分光棱镜31及滤光片33的过滤，波长大于预定波长的拉曼散射光投射通过衍射光栅34，耦合透镜组35对透过衍射光栅34的部分衍射光进行扩束，扩束后的光束从输出口出射至智能手机40的摄像头41。

通过设置与衍射光栅34对应设置的耦合透镜组35，使检测获得的波长大于预定波长的拉曼散射光能调整为一般智能相机能识别的光束，通过配合智能相机40的摄像头41，从而能减少独立CCD的应用，减少拉曼光谱检测过程中的硬件成本，有利于拉曼光谱仪检测系统推广应用。

在其中一个实施方式中，为避免外部光线进入到收集分光装置30内，影响智能手机40对拉曼散射光的接收，收集分光装置30还包括外壳(图未示)，分光棱镜31、聚焦准直透镜32、滤光片33、衍射光栅34、及耦合透镜组35容置在外壳中；具体地，收集分光装置30的输入口、检测口、及输出口设置在外壳上。

请参阅图1及图2，在其中一个实施方式中，为避免进行拉曼光谱检测时，外部光线照射到检测样品上，影响收集分光装置30所输出的拉曼光散射光的纯净度，拉曼光谱检测系统100还包括样品台50，样品台50包括挡光壁51、及设置在挡光壁51中的放置皿52；挡光壁51上设有与收集分光装置30的检测口对应的狭缝53；具体地，样品台50还包括安装在挡光壁51上的面盖(图未示)，通过挡光壁51与面盖的配合，令放置在放置皿52上的检测样品处于半密闭的空间中，仅能从狭缝53上接收由收集分光装置30输出的激光，从而避免了其他光线对检测样品产生照射，避免影响智能手机40所接收到的的拉曼光散射光的纯净度。

在其中一个实施方式中，激光器20输出500nm准直激光，激光器20所产生激光能大部分照射到检测样品上，且避免了在激光器20与分光棱镜31之间准直用的透镜的需求。

请参阅图3及图4，在其中一个实施方式中，因智能手机40为随身物品，每次利用智能手机40进行拉曼散射光进行检测时，均需要将智能手机40安装到预定的位置，为方便固定智能手机40，拉曼光谱检测系统100还包括位置固定机构60，位置固定机构60包括承载台61、与承载台61转动连接的转框62、及安装在转框62上的弹簧件63；承载台61包括基板611、连接基板611上的第一套筒612、连接基板611的第二套筒613、连接基板611的立杆614；立杆614的一侧延伸有套框部615；转框62包括定轴部621及摆动部622，转框62的定轴部621穿设在套框部615中；弹簧件63令转框62的摆动部622向第一套筒612与第二套筒613之间的方向偏转。

通过拉动转框62，可将智能手机40侧向放置到基板611上，智能手机40的屏幕面向第一套筒612及第二套筒613；松开转框62后，转框62的摆动部622在弹簧件63的作用下压向智能手机40的背侧，令智能手机40的屏幕贴合到第一套筒612及第二套筒613上，在转框62的摆动部622、第一套筒612及第二套筒613的夹持下，从而方便地令智能手机40相对收集分光装置30固定在预定的位置，令智能手机40的所在平面与收集分光装置30的出射光线垂直。

请参阅图6，具体地，为利用弹簧件63实现转框62的摆动部622向第一套筒612与第二套筒613之间的方向偏转，弹簧件63套设在转框62的定轴部621上，套框部615上延伸有与弹簧件63一端对应的第一凸块616，转框62上延伸有与弹簧件63另一端对应的第二凸块623，弹簧件63的两端卡设在第一凸块616与第二凸块623之间，从而实现转框62的摆动部622的偏转。

请参阅图3，在其中一个实施方式中，为提高承载台61对智能手机40固定的稳定性，承载台61还包括加固条617，加固条617的一端连接第二套筒613，加固条617的另一端连接立杆614的上端；通过加固条617向立杆614提供固定作用，从而提升立杆614的稳定性，使转框62能对智能手机40的背侧可靠压合。

请参阅图4，在其中一个实施方式中，因不同型号的智能手机40的摄像头41与外壳边框的相对位置并不一致，为实现智能手机40在竖直方向上的移动，令智能手机40的摄像头41与收集分光装置30的输出口准确对应，位置固定机构60还包括底座64，底座64包括底板641、连接底板641的第一导杆642、及连接底板641的第二导杆643；第一套筒612套设在第一导杆642上，第二套筒613套设在第二导杆643上；从而可实现智能手机40在竖直方向上的移动，令智能手机40的摄像头41与收集分光装置30的输出口准确对应；具体地，底板64与收集分光装置30以预定角度相对固定，从而能保持令智能手机40的所在平面与收集分光装置30的出射光线垂直。

请参阅图7，在其中一个实施方式中，为使承载台61与底座64在预定位置保持相对固定，位置固定机构60还包括若干安装在底座64上的若干固定件65，固定件65分别与第一套筒612或第二套筒613对应设置；通过固定件65对第一套筒612中的第一导杆642，或对第二套筒613中的第二导杆643产生挤压，从而可使承载台61与底座64在预定位置保持相对固定。

请参阅图3，在其中一个实施方式中，为提高底座64的稳定性，底座64还包括横杆644，横杆644连接第一导杆642，横杆644还连接第二导杆643，由于第一导杆642与第二导杆643通过横杆644连接，从而提升了底座64的稳定性。

请参阅图5及图7，在其中一个实施方式中，为方便实现智能手机40在水平方向上的移动，令智能手机40的摄像头41与收集分光装置30的输出口准确对应，位置固定机构60还包括侧轴套66及压合轴套67；侧轴套66套设在第一套筒612或第二套筒613上；压合轴套67套设在转框62的摆动部622上；当转框62的摆动部622、第一套筒612及第二套筒613对智能手机40夹持时，由于第一套筒612及第二套筒613上套设有侧轴套66，转框62的摆动部622上套设压合轴套67，从而有效降低智能手机40在水平移动过程中所受到的摩擦力，通过水平移动智能手机40，令智能手机40的摄像头41与收集分光装置30的输出口准确对应。

在本实施方式中，拉曼光谱检测系统100运行时，收集分光装置30接收来自激光器20的500nm窄线宽准激光，500nm窄线宽准激光为平窗输出，经过分光棱镜31的反射和聚焦准直透镜32的聚焦后，进入样品台50的狭缝53中，狭缝53所限制的区域为检测样品的光谱采集区域。激光在检测样品中激发的拉曼散射光又经过聚焦准直透镜32后成为准直的光束，该准直光束包含有波长为500nm的瑞利散射光、低于500nm和高于500nm的拉曼散射光，在通过分光棱镜31和滤光片33的过滤之后，仅剩下高于500nm的准直的拉曼散射光，准直拉曼散射光通过衍射光栅34的分光之后，不同波长的散射光的出射方向不同，耦合透镜组35将衍射光栅34分出来的光进行扩展，增大发散角，令拉曼散射光从输出口射向智能手机40的摄像头41，智能手机40安装有相应的拉曼光谱分析软件，将接收到拉曼散射光的光谱与标准库的光谱进行对比，以实现对检测样品的鉴别。在本实施方式中，聚焦准直透镜32与检测口对应，聚焦准直透镜32既能实现对输出激光的聚焦作用，又能起到对检测获得的光线进行准直作用，从而能使收集分光装置30结构获得简化。

本实施例中，通过设置与衍射光栅对应设置的耦合透镜组，使检测获得的波长大于预定波长的拉曼散射光能调整为一般智能相机能识别的光束，通过配合智能相机的摄像头，从而能减少独立CCD的应用，减少拉曼光谱检测过程中的硬件成本，有利于拉曼光谱仪检测系统推广应用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。