一种紫外拉曼光谱仪的制作方法

本实用新型涉及光谱分析技术领域，尤其涉及一种紫外拉曼光谱仪。

背景技术：

拉曼光谱是一种无损伤、高灵敏度的测量技术，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中有着广泛地应用，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。

可见光激发的拉曼研究和应用已经相当普遍，但是，可见光激发的拉曼存在明显的不足：小的散射截面与荧光的干扰，另外，一些颜色较深的样品对可见光的吸收很强，因此，用可见光作为激发光源，有时很难得到拉曼光谱。而紫外拉曼能比较好的克服上述缺点，因此受到人们的广泛关注，近年来发展迅速。然而，在紫外拉曼光谱仪的光路结构中，中继透镜所收集的光斑很大，而狭缝很小，例如，聚焦点处光斑的直径为1mm左右，狭缝宽度为25μm，若直接把一根直径为1mm的光纤连接在狭缝上，95％的拉曼光将被阻挡，通光效率极低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对已有的技术现状，提供一种紫外拉曼光谱仪，将光纤束一端设计为圆状，另一端设计为线状，形成点转线光纤束，使光纤束两端分别与中继透镜的焦点和狭缝匹配，从而减少拉曼光的损失，提高中继透镜的聚焦点与狭缝之间的光传输效率。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种紫外拉曼光谱仪，包括光源、外光路、色散系统和接收系统，所述光源为紫外激光器，所述外光路包括直透镜、第一滤光片、第一反射镜、分束器、物镜、第二滤光片和中继透镜，按照紫外激光的走向，其光路结构组成及空间定位的先后顺序如下：紫外激光器→直透镜→第一滤光片→第一反射镜→分束器→物镜→样品，紫外激光照射样品后产生拉曼光，按照拉曼光的走向，其光路结构组成及空间定位的先后顺序如下：样品→物镜→分束器→第二滤光片→中继透镜，所述色散系统包括狭缝、光栅、第二发射镜和第三反射镜，所述中继透镜的聚焦点与狭缝之间通过光纤束进行光传输，按照拉曼光的走向，其光路结构组成及空间定位的先后顺序如下：中继透镜→光纤束→狭缝→第二发射镜→光栅→第三反射镜，所述光纤束由若干光纤组成，光纤束位于中继透镜的聚焦点处的一端排列为圆状，光纤束位于狭缝处的一端排列为线状，所述接收系统为线阵探测器或面阵探测器，线阵探测器或面阵探测器用于接收第三反射镜聚焦的拉曼光。

上述技术方案，所述光纤束两端均设有调整机构，调整机构用于调整光纤束的位置，使其与中继透镜的焦点或狭缝的对准。

进一步的，所述调整机构包括八个锁紧件，八个锁紧件均分为四组，四组锁紧件分别设置于光纤束前后左右四个侧面。

进一步的，所述调整机构包括主调整体和副调整体，主调整体为内部中空的球面体，副调整体为内部中空的柱体，副调整体下端面与主调整体球面的形状契合，副调整体设置在主调整体表面上，副调整体上带有锁紧件，锁紧件用于固定副调整体在主调整体表面上的位置，光纤束穿过主调整体和副调整体内部中空区域并固定在副调整体中。

作为优选的，所述紫外激光器发射出的紫外激光的波长为20-380nm。

作为优选的，所述第一滤光片为单片窄通滤光片。

作为优选的，所述第二滤光片为双片长通滤光片，双片长通滤光片非平行设置。

作为优选的，所述第一反射镜通过旋转支架安装，旋转支架用于调节第一反射镜的角度，进而调节紫外激光的反射角度。

本实用新型的有益效果为：

1、其优点在于，将光纤束一端设计为圆状，另一端设计为线状，形成点转线光纤束，使光纤束两端分别与中继透镜的焦点和狭缝匹配，从而减少拉曼光的损失，提高中继透镜的聚焦点与狭缝之间的光传输效率；

2、通过调整机构能够精准调节光纤束两端的位置，使其分别对准中继透镜的焦点和狭缝，使用方便；

3、通过旋转支架调节紫外激光的反射角度后，可以将较大的紫外激光器纵向放置，而非横向放置，缩小其占用体积，此外，与通过分束片调节的方式相比，通过反射镜调节的方式的漏光风险更低。

附图说明

附图1为本实用新型紫外拉曼光谱仪的光路结构图；

附图2为本实用新型光纤束通过锁紧件进行调节的示意图；

附图3为本实用新型光纤束通过主调整体和副调整体进行调节的示意图。

标注说明：1、紫外激光器，2、直透镜，3、第一滤光片，4、第一反射镜，5、分束器，6、物镜，7、第二滤光片，8、中继透镜，9、光纤束，10、狭缝，11、第二反射镜，12、光栅，13、第三反射镜，14、线阵探测器或面阵探测器，15、锁紧件，16、副调整体，17、主调整体。

具体实施方式

请参阅图1所示，一种紫外拉曼光谱仪，包括光源、外光路、色散系统和接收系统，所述光源为紫外激光器1，紫外激光器1发射出的紫外激光的波长为20-380nm。

所述外光路包括直透镜2、第一滤光片3、第一反射镜4、分束器5、物镜6、第二滤光片7和中继透镜8，第一滤光片3为单片窄通滤光片，第二滤光片7为双片长通滤光片，双片长通滤光片非平行设置。按照紫外激光的走向，其光路结构组成及空间定位的先后顺序如下：紫外激光器1→直透镜2→第一滤光片3→第一反射镜4→分束器5→物镜6→样品，紫外激光照射样品后产生拉曼光，按照拉曼光的走向，其光路结构组成及空间定位的先后顺序如下：样品→物镜6→分束器5→第二滤光片7→中继透镜8。

所述色散系统包括狭缝10、光栅12、第二发射镜11和第三反射镜13，第二反射镜11和第三反射镜13为球面或非球面，所述中继透镜8的聚焦点与狭缝10之间通过光纤束9进行光传输。按照拉曼光的走向，其光路结构组成及空间定位的先后顺序如下：中继透镜8→光纤束9→狭缝10→第二发射镜11→光栅12→第三反射镜13。

所述光纤束9由若干光纤组成，光纤束9位于中继透镜8的聚焦点处的一端排列为圆状，光纤束9位于狭缝10处的一端排列为线状。例如，聚焦点处光斑的直径为1mm左右，狭缝10宽度为25μm，将若干芯径为25μm的光纤制成一端排列为圆状，直径为1mm，另一端排列为线状，宽度为25μm的光纤束9，光纤束9圆状端可以接收中继透镜8聚焦的全部拉曼光，光纤束9的线状端与狭缝10刚好匹配，如此一来，拉曼光将完全通过狭缝10，其损失量微乎其微。

所述接收系统为线阵探测器或面阵探测器14，线阵探测器或面阵探测器14用于接收第三反射镜13聚焦的拉曼光。

所述第一反射镜4通过旋转支架安装，旋转支架用于调节第一反射镜4的角度，进而调节紫外激光的反射角度。通过旋转支架调节紫外激光的反射角度后，可以将较大的紫外激光器1纵向放置，而非横向放置，缩小其占用体积，此外，与通过分束片调节的方式相比，通过反射镜调节4的方式的漏光风险更低。

具体的，紫外拉曼光谱仪工作过程如下：紫外激光器1发射出的紫外激光经直透镜2准直成平行光，经第一滤光片3滤去中心波长以外的光后射到第一反射镜4上，第一反射镜4反射的紫外激光射到分束器5上(又叫二向色镜)，分束器5把紫外激光反射到物镜6上，物镜6将其汇聚到样品上，由样品产生的拉曼光和被反射的紫外激光又被物镜6收集成平行光射到分束器5上，分束器5反射紫外激光并透过拉曼光，拉曼光和部分紫外激光经第二滤光片7过滤后只剩下拉曼光，剩下的拉曼光被中继透镜8聚焦后，由光纤束9传输至狭缝10中，从狭缝10中发出的光经第二反射镜11准直成平行光射到光栅12上，色散后取+1级或-1级射到第三反射镜13上，然后聚焦到线阵探测器或面阵探测器12上，得到拉曼光谱图，进而分析样品物质种类。

上述技术方案，所述光纤束9两端均设有调整机构，调整机构用于调整光纤束9的位置，使其与中继透镜8的焦点或狭缝10的对准。

请参阅图2所示，其中一个实施例中，所述调整机构包括八个锁紧件15，八个锁紧件15均分为四组，四组锁紧件15分别设置于光纤束9前后左右四个侧面。相对于光传输方向，调节四组锁紧件15的松紧量，可以控制光纤束9在上下左右四个方向的偏移量，使其对准中继透镜8的焦点或狭缝10。

请参阅图3所示，其中一个实施例中，所述调整机构包括主调整体17和副调整体16，主调整体17为内部中空的球面体，副调整体16为内部中空的柱体，副调整体16下端面与主调整体17球面的形状契合，副调整体16设置在主调整体17表面上，副调整体16可以在主调整体17表面上任意移动，副调整体16上带有锁紧件15，锁紧件15用于固定副调整体16在主调整体17表面上的位置，光纤束9穿过主调整体17和副调整体16内部中空区域并固定在副调整体16中，光纤束9胶接在副调整体16中或通过锁紧件15固定在副调整体16中。相对于光传输方向，调节副调整体16在在主调整体17表面的相对位置，可以控制光纤束9在上下左右四个方向的偏移量，使其对准中继透镜8的焦点或狭缝10。

具体的，在实际选用时，锁紧件15选用螺钉。

当然，以上仅为本实用新型较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的使用范围，故，凡是在本实用新型原理上做等效改变均应包含在本实用新型的保护范围内。