一种稳定收集表面增强拉曼光谱信号的旋转装置的制作方法

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种稳定收集表面增强拉曼光谱信号的旋转装置。

背景技术：

激光显微表面增强拉曼光谱学广泛地应用于表面吸附、电化学和催化反应、化学和生物传感器、生物医学检测及痕量分析检测等领域中。自然条件下物质的拉曼散射光极其微弱，为了增强散射光的强度，首先要制备出增强基底，激发光在基底上激发出等离激元能极大的增强物质的拉曼散射光，因此增强基底的制备是该领域的重要课题。经典的增强基底如银溶胶、金溶胶，虽然能增强散射光的信号，但是当激光转换在分析物上的焦点时，由于基底各点增强效果不同，显微镜收集到的散射光强度会发生剧烈的变化。而且由于荧光、宇宙射线、地面震动、分析液中的杂质对光谱的干扰，导致光谱信号时强时弱，且具有噪声。这极大的影响了对物质的光谱收集。为了减轻干扰，一方面人们制备各种新型基底，使得基底比较均匀。另一方面，人们通常在基底上选取多点，且每点测试多次，最后对采集到的光谱数据求平均。这无疑大大增加了研究成本和工作量。根据表面增强拉曼光谱现在公认的电磁增强理论，拉曼光谱增强因子与局域电场增强因子的四次方近似成正比。对于一块制备的增强基底，当转换激光焦点在基底上的位置时，出现信号强度变化的原因是该基底各点附近局域电场大小不同。可以预见，如果基底上各点电场大小都相同的话，信号强度应当相同的。然而，根据激发表面等离激元的条件，不可能做到基底上各处局域电场都相等。因此，激发表面等离激元的条件与均匀电场的要求构成了一对矛盾。

本发明解决因基底不均匀而导致的收集拉曼信号不稳定的要点在于：对基底上的各点拉曼散射信号取平均。基本具体做法是，让激光在基底上沿着一条线进行往复扫描。这样在一段时间内，基底上的每个点都对拉曼散射信号有贡献。如果某个点或某些点因某种原因导致不能增强，由于在这些点上停留的时间很短，因此有限个点对拉曼散射光的贡献可以忽略。于是，任意相等的时间段内，激光沿着某条线扫描，都会得到完全相同的光谱数据。增量了基底的抗干扰性。更重要的是，基底各点虽然不均匀，但就大范围来看，比如基底的两条线，上面局域电场的起伏情况大致是相当的。于是，当激光沿着这两条线进行扫描时，得到的光谱也几乎是完全相同的。推而广之，激光在基底上扫描时，在相等时间内得到的光谱数据都是近乎相同的，与扫描路径无关。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种稳定收集表面增强拉曼光谱信号的旋转装置。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种稳定收集表面增强拉曼光谱信号的旋转装置，包括旋转电机、旋转帽、增强基底以及调速器，所述旋转电机为竖直向上放置，旋转电机的转轴竖直向上；旋转帽固定安装于旋转电机的转轴上端，可随着旋转电机的转轴同步旋转；增强基底设置于旋转帽上，增强基底可随着旋转帽的旋转同步转动；调速器通过导线与旋转电机连接，进行拉曼光谱信号收集时，通过对随着旋转电机旋转的增强基底上附着的待分析液扫描获得。

进一步的，所述调速器还连接有直流电源，调速器通过直流电源进行供电。

进一步的，所述旋转电机底部还安装有圆形绒布，并且圆形绒布的有绒一面向下，可以大大减小旋转电机旋转时产生的振动位移。

进一步的，所述增强基底为固体。

进一步的，所述增强基底为胶体干涸后的残留物质。

进一步的，所述旋转帽的底部设置有插孔，旋转电机的转轴插入插孔中进行固定。

进一步的，还包括显微拉曼光谱仪，使用时，将显微拉曼光谱仪激发光聚焦于增强基底的待分析液上，调节旋转电机转速到适当转速，随后开启显微拉曼光谱仪收集按钮，开始收集分析液的显微拉曼光谱数据。

进一步的，进行拉曼光谱信号收集时，先开启旋转电机进行旋转，待旋转稳定后再向增强基底上添加待分析液。

本发明的有益效果在于：

1.目前采集表面增量拉曼光谱的方法是在静止的增强基底上，显微拉曼光谱仪聚焦于增强基底上的一点，而本发明方法是让增强基底旋转起来，使得显微拉曼光谱仪焦点沿着增强基底进行圆周扫面。

2.传统的增强基底因为不够均匀，使得不同点采集到的拉曼光谱强度有很多变化，而本发明方法不取单点光谱数据，而是选取扫描路径上的所有单点光谱数据的和作为光谱数据，因此，把激发光焦点聚焦于扫描路径上的任何一点都可以得到几乎完全相同的光谱数据。

3.采用本发明的方法采集光谱，不需要均匀性很强的增强基底便可以采集到优质的光谱，降低了对增强基底的要求和制备难度。

4.采用本方法采集光谱，不需要寻找增强基底上的热点，这免去了寻找热点所花费的时间，当增强基底因部分氧化而失去增强性能时，利用本方法也能迅速利用具有增强性能的部分而得到光谱，相对延长了增强基底的保质期。

5.采用本方法采集光谱，采集一次即可得到大数量单点光谱数据的平均。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1-旋转电机、2-旋转帽、3-增强基底、4-圆形绒布、5-导线、6-直流电源、7-调速器。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

实施例1

如图1所示，包括旋转电机1、旋转帽2、增强基底3、圆形绒布4、导线5、直流电源6和调速器7。所述旋转电机1上端伸出的旋转轴插入旋转帽2中间的插孔中，所述圆形绒布4粘附在旋转电机1下端且绒布面朝下，所述增强基底3粘附在旋转帽中间部分，旋转电机1通过导线5连接到调速器7上，调速器7连接到直流电源6上。将分析液滴加于增强基底3上，随后将显微拉曼光谱仪激发光聚焦于增强基底的分析液上，开动直流电源6开关，并调节旋转电机1转速到适当转速，点击显微拉曼光谱仪收集按钮，开始收集分析液的显微拉曼光谱数据。

实施例2

本实施例，结构配置与实施例1相同，区别之处在于滴加分析液的方式。本实施例先开动直流电源6的开关，并调节调速器7使旋转电机1转速合适，然后在旋转的增强基底3上滴加待分析液。这样旋转涂布能有效遏制咖啡环效应，使分析物分布均匀，迅速干燥。

技术特征：

技术总结
一种稳定收集表面增强拉曼光谱信号的旋转装置，涉及激光显微表面增强拉曼光谱学领域，包括旋转电机、旋转帽、增强基底、圆形绒布、导线、直流电源和调速器，所述旋转电机呈圆柱形，且上端伸出细的旋转轴，下端是平面可平稳放置于显微镜的载物台，所述旋转帽是中间有插孔的圆形薄片，且安装在旋转电机上端的旋转轴上，所述增强基底粘附于旋转帽中心，所述圆形绒布粘附在旋转电机下端的平面上，且绒面朝下，所述导线将旋转电机和直流电源连接到调速器上。本发明结构简单，体积轻小，便于调节电机转速，方便旋转涂布分析液，快速干燥，减少光谱收集时间，增强拉曼信号稳定性。

技术研发人员：刘书朋;鲍翔;陈振宜;王廷云;陈娜
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2019.05.13
技术公布日：2019.08.16