一种可调共聚焦装置及显微共聚焦拉曼光谱仪

本发明属于光学仪器领域，涉及拉曼光谱检测技术，特别是涉及一种可调共聚焦装置及显微共聚焦拉曼光谱仪。

背景技术：

1、显微共聚焦拉曼光谱仪是用来分析物质组分、结构等的一种有效光谱分析手段，其原理是入射激光会引起分子(或晶格)产生振动而损失(或获得)部分能量，致使散射光频率发生变化，对散射光的分析即拉曼光谱分析，可以探知分子的组分、结构及相对含量等，因此被广泛称为分子探针技术，该技术已成为现代材料结构分析的基本技术手段。

2、显微共聚焦拉曼光谱仪中有一个很重要的共聚焦装置(又称“共焦狭缝装置”)。共聚焦的原理是样品焦平面22与共焦狭缝处平面是共轭的，因此只有来自样品焦点处的信号会通过共焦狭缝而被收集，由于只有焦点处的信号被收集，从而极大地减少了杂散光以及非焦点处信号对结果的影响，提高了信噪比与空间分辨率。因此共焦狭缝4的大小是影响显微共聚焦拉曼光谱仪成像系统的一个重要参数，但是如图2所示，如果共焦狭缝4过小，最终光谱仪接收到的信号强度过弱；而如图3所示，共焦狭缝4过大，焦点外的信号进入光谱仪的量会变多，光谱分辨率和信噪比会变差，因此，在激光共聚焦拉曼光谱仪成像系统测量过程中合理选择共焦狭缝大小十分重要。

3、然而，现在普遍采用的技术是通过同时安装多个不同尺寸的共焦狭缝作为共聚焦装置，如图4所示，该共聚焦装置的共焦狭缝固定座25上沿周向设置有多个固定尺寸的共焦狭缝4，且安装后需要手动或者软件控制切换，手动切换狭缝后需要进行繁琐的光路调试工作，降低了工作效率，而软件控制切换则对控制系统精度要求很高(切换精度需要达到亚微米级)，从而大幅增加了仪器的体积和成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新型的可调共聚焦装置及显微共聚焦拉曼光谱仪，以解决上述现有共聚焦装置所存在的手动切换共焦狭缝劳动强度大、工作效率低，而软件控制切换共焦狭缝，又存在对控制系统精度要求很高，从而大幅增加了仪器的体积和成本的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种可调共聚焦装置，包括：

4、支座；

5、上共焦狭缝挡片，所述上共焦狭缝挡片的底部设置有上“一”字形平口；

6、下共焦狭缝挡片，所述下共焦狭缝挡片设置于所述上共焦狭缝挡片的下方，所述下共焦狭缝挡片的顶部设置有下“一”字形平口，所述下“一”字形平口与所述上“一”字形平口之间形成共焦狭缝；

7、调节组件，所述调节组件设置于所述支座上，所述调节组件用于驱动所述上共焦狭缝挡片和所述下共焦狭缝挡片在垂直方向对称移动，以调整所述下“一”字形平口与所述上“一”字形平口之间的距离，进而调节所述共焦狭缝的大小。

8、可选的，所述共焦狭缝的间距调节范围为10μm～1000μm。

9、可选的，所述支座包括水平底座和垂直设置于所述水平底座上表面的立板，所述调节组件设置于所述立板的一侧，所述下共焦狭缝挡片和所述上共焦狭缝挡片与所述调节组件位于所述立板的同一侧。

10、可选的，所述调节组件包括：

11、纵向滑轨，所述纵向滑轨设置于所述立板的第一端边缘处，所述纵向滑轨与所述水平底座垂直；

12、纵向滑块模组，所述纵向滑块模组包括上滑块和下滑块，所述上滑块和所述下滑块均与所述纵向滑轨滑动配合，所述上共焦狭缝挡片和所述下共焦狭缝挡片分别通过连接结构连接于所述上滑块和所述下滑块上；

13、柱状限位器模组，所述柱状限位器模组包括上柱状限位块和下柱状限位块，所述上柱状限位块和所述下柱状限位块分别设置于所述上滑块和所述下滑块上；

14、推进片，所述推进片位于所述上柱状限位块和所述下柱状限位块之间，所述推进片的上下两侧对称设置有两推进斜面，两所述推进斜面分别与所述上柱状限位块和所述下柱状限位块接触配合；

15、调节驱动，所述调节驱动设置于所述立板的一侧，所述调节驱动与所述推进片相连，用于驱动所述推进片在所述上柱状限位块和所述下柱状限位块之间水平移动，以利用两所述推进斜面顶推所述上柱状限位块和所述下柱状限位块，驱动所述上滑块和所述下滑块相互远离；

16、复位连接件，所述复位连接件连接于所述上柱状限位块和所述下柱状限位块之间，或连接于所述上滑块和所述下滑块之间；所述复位连接件用于在所述推进斜面撤销对所述上柱状限位块和所述下柱状限位块的顶推作用时，驱动所述上滑块和所述下滑块相互靠近。

17、可选的，所述上共焦狭缝挡片和所述上滑块之间的连接结构包括上l型安装块和凸型压紧片，所述上l型安装块与所述上滑块相连，所述上共焦狭缝挡片通过所述凸型压紧片压紧固定于所述上l型安装块上；

18、所述下共焦狭缝挡片和所述下滑块之间的连接结构包括下l型安装块和一字压紧片，所述下l型安装块与所述下滑块相连，并与所述上l型安装块相对布置，所述下共焦狭缝挡片通过所述一字压紧片压紧固定于所述下l型安装块上。

19、可选的，所述复位连接件为磁性拉杆、复位弹簧或橡胶条。

20、可选的，所述推进片为等腰梯形推进片或等腰三角形推进片；所述等腰梯形推进片或所述等腰三角形推进片还通过横向滑块与所述立板滑动配合。

21、可选的，所述调节驱动为电机、液压缸、气缸或电动伸缩杆；所述立板上还设有第一行程限位器和第二行程限位器，所述第一行程限位器和所述第二行程限位器分别位于所述横向滑块的两侧，以限制所述横向滑块的水平移动范围。

22、本发明还提出一种显微共聚焦拉曼光谱仪，包括如上任一项所述的可调共聚焦装置。

23、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

24、本发明提出的可调共聚焦装置，结构新颖合理，其利用上共焦狭缝挡片底部的上“一”字形平口和下共焦狭缝挡片顶部的下“一”字形平口形成共焦狭缝，并采用调节组件替代人工驱动上共焦狭缝挡片和下共焦狭缝挡片沿垂直方向对称移动，以调整共焦狭缝的大小，不仅可连续同轴调节共焦狭缝的尺寸，而且避免了手动调节共焦狭缝大小的繁琐、低精度及低效率，同时也降低了对控制系统的精度要求，在有效提升光学系统的性能的同时，大幅降低了仪器成本。本发明解决了现有共聚焦装置所存在的手动切换共焦狭缝劳动强度大、工作效率低，而软件控制切换共焦狭缝，又存在对控制系统精度要求很高，从而大幅增加了仪器的体积和成本的问题，实用性强。

25、本发明提出的显微共聚焦拉曼光谱仪包含上述的可调共聚焦装置，具备即上述可调共聚焦装置的所有特点，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种可调共聚焦装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可调共聚焦装置，其特征在于，所述共焦狭缝的间距调节范围为10μm～1000μm。

3.根据权利要求1或2所述的可调共聚焦装置，其特征在于，所述支座包括水平底座和垂直设置于所述水平底座上表面的立板，所述调节组件设置于所述立板的一侧，所述下共焦狭缝挡片和所述上共焦狭缝挡片与所述调节组件位于所述立板的同一侧。

4.根据权利要求3所述的可调共聚焦装置，其特征在于，所述调节组件包括：

5.根据权利要求4所述的可调共聚焦装置，其特征在于，所述上共焦狭缝挡片和所述上滑块之间的连接结构包括上l型安装块和凸型压紧片，所述上l型安装块与所述上滑块相连，所述上共焦狭缝挡片通过所述凸型压紧片压紧固定于所述上l型安装块上；

6.根据权利要求4所述的可调共聚焦装置，其特征在于，所述复位连接件为磁性拉杆、复位弹簧或橡胶条。

7.根据权利要求4所述的可调共聚焦装置，其特征在于，所述推进片为等腰梯形推进片或等腰三角形推进片；所述等腰梯形推进片或所述等腰三角形推进片还通过横向滑块与所述立板滑动配合。

8.根据权利要求7所述的可调共聚焦装置，其特征在于，所述调节驱动为电机、液压缸、气缸或电动伸缩杆；所述立板上还设有第一行程限位器和第二行程限位器，所述第一行程限位器和所述第二行程限位器分别位于所述横向滑块的两侧，以限制所述横向滑块的水平移动范围。

9.一种显微共聚焦拉曼光谱仪，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的可调共聚焦装置。

技术总结
本发明公开一种可调共聚焦装置及显微共聚焦拉曼光谱仪，属于光学仪器领域。可调共聚焦装置结构新颖合理，其利用上共焦狭缝挡片底部的上“一”字形平口和下共焦狭缝挡片顶部的下“一”字形平口形成共焦狭缝，并采用调节组件替代人工驱动上共焦狭缝挡片和下共焦狭缝挡片沿垂直方向对称移动，以调整共焦狭缝的大小，不仅可连续同轴调节共焦狭缝的尺寸，而且避免了手动调节共焦狭缝大小的繁琐、低精度及低效率，同时也降低了对控制系统的精度要求，在有效提升光学系统的性能的同时，大幅降低了仪器成本。本发明的显微共聚焦拉曼光谱仪包含上述的可调共聚焦装置。

技术研发人员：付永明,陈鹏,马杰,岳淼,崔晋祥
受保护的技术使用者：山西大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4