专利名称：光纤喇曼光谱仪的制作方法
技术领域：
本发明属检测分析设备，特别涉及以光纤样品作前置光路的喇曼光谱仪。
现有的喇曼光谱仪由光源、样品室、单色仪、光电接收和放大装置及计算机等几部分构成。光源发出的激发光通过样品室激发样品，产生喇曼光谱由单色仪接收，经光电接收及信号放大装置转换光谱信号并将其放大，送入计算机进行数据存储和处理。样品室主要由毛细管构成。这种普通喇曼光谱仪喇曼光谱的强度较低，不利于检测精度的提高。
本发明为克服现有技术的不足，设计光纤样品室，达到提高光谱强度和检测灵敏度的目的。
本发明的光纤喇曼光谱仪与普通光谱仪结构基本相同，只是在前置光路上采用光纤样品室。即整体结构为激光光源、光纤样品室、单色仪、光电接收及信号放大装置及计算机。
光纤样品室的结构中包括底座，在底座两端安装的两个三维调节架，一条两端封闭的空心光纤，该光纤的两个封端分别装在两个三维调节架上。通常，样品光纤较长，在10～300cm，因此光纤在两个三维调节架之间要盘上圈圈。测试时液体样品要注入空心光纤中。
空心光纤的封头既要透光，又要不泄漏液体样品，还要方便注入液体样品。为此，该光纤的封头采用中间带有圆球的玻璃管制作的外套，套在空心光纤的端头制成。玻璃管的一端开口，另一端平齐密封，作为入射光窗口。光纤自开口端插入后，用灌封材料，比如铟锡材料，将空心光纤外侧与玻璃管内侧之间密封。为了能注入液体样品，在外套的球形部分接有样品注入管与圆球部分的内腔贯通。
本发明的具体结构由附图给出。
图1是本发明的整体结构框图。
图2是本发明的光纤样品室的结构示意图。
图3是本发明的光纤封头结构图。
图1中，光源1可以是单一波长的激光光源，亦可用可调谐激光光源，使用可调谐激光时，很容易获得光纤样品共振喇曼光谱。2是入射光，3是光纤样品室，4是出射光，5是单色仪，6是光电接收及信号放大装置(PM)，7是计算机。
图2中，8为光纤样品室底座，9为三维调节架，两个三维调节架9分别装在底座8的两端，10为空心光纤。其内将注入被测样品，图中的光纤被圈了一圈。11为入射端光纤封头，12为出射端光纤封头。激发光入射光2照射在光纤的封头顶端，并从光纤的另一端射出进入单色仪5。三维调节架9可调节光纤封头(11、12)的角度，准确接收入射光2和使出射光4对准单色仪5的窗口。
图3中，10是空心光纤，13为封头外套，可以是一根玻璃管及中间带有圆球的形状，14是封头的空心圆球部分，15是玻璃口。入射光2或出射光4从玻璃窗口15射入或射出，16是样品注入管，液体样品自这里注入外套的圆球部分14，再从玻璃窗口15处进入空心光纤10内，空心光纤10注满液体样品后，将两封头的样品注入管封死。17是铟锡灌封材料，将液体样品封在封头外套13和空心光纤10内，并保证不泄漏。
本发明的光纤样品室采用的原理是注入液体样品的空心光纤一端被一激发光照射，当液体样品的折射率大于空心光纤壁的折射率时，光在空心光纤壁的内表面形成全反射。激发光在光纤内传播过程中，又不断地激发液体样品，所产生的喇曼光谱(或荧光光谱)也在光纤中传播，其强度不断被积累，最后从光纤另一端被“放大”输出。通常情况下，采用光纤样品获得的喇曼光谱，其强度比普通喇曼光谱方法的强度大103倍左右。如果适当改变激发光的波长，还可产生共振喇曼光谱。共振喇曼光谱强度要比普通喇曼光谱的强度大108～109倍。
本发明所说的液体样品，包括有机的、无机的样品，还包括生物样品。所说的空心光纤其长度应根据光纤参数及样品性质相关的参数选取，或通过实验选取。由于使用三维调节架固定光纤的封头。光纤又可以在三维调节架之间打圈，因而更换和安装不同长度的光纤是很容易办到的。
为了检验本发明的测试效果，举一个测试实例光纤长度取2m，样品为胡萝卜素溶CS2中，样品浓度10-15mol/L，激发光波长514.4nm，其喇曼光谱强度为普通喇曼光谱强度的103倍。
本发明的光纤喇曼光谱仪，结构上较普通喇曼光谱仪并不复杂，而检测灵敏度大大提高。进而可降低对分光系统、光谱接收系统的性能要求，也就大大降低了喇曼光谱仪的制造成本。本发明的光纤样品室在安装、调节、更换空心光纤上也很方便。当采用较低能量的激发光时，即可获得较强的喇曼光谱(或荧光光谱)，因此，能应用于科研、环境保护、医学、药品、食品等方面的检测分析及大专院校理科实验教学，应用前景极其广阔。
权利要求
1.一种光纤喇曼光谱仪，由光源(1)、样品室、单色仪(5)、光电接收及信号放大装置(6)和计算机(7)构成；光源(1)为激光光源，其特征在于，所说的样品室是光纤样品室(3)，它是由一段液芯光纤(10)及两端头安装的支架构成。
2.按照权利要求1所述的光纤喇曼光谱仪，其特征在于，所说的液芯光纤(10)的两端头是分别装在封头外套(13)内的，封头外套(13)的一端开口以插入液芯光纤(10)，对应的另一端为玻璃窗口(15)，液芯光纤(10)的端头与其相对；封头外套(13)的侧面开口接有样品注入管(16)；封头外套(15)的开口端跟液芯光纤(10)之间密封；所说的支架是三维调节架(9)，液芯光纤(10)两端的封头外套(15)分别固定在两个三维调节架(9)上。
全文摘要
本发明属以光纤样品作前置光路的喇曼光谱仪。其结构包括光源(1)、样品室、单色仪(5)、光电接收及信号放大装置(6)、计算机(7)等。样品室是由一段液芯光纤(10)及两端加装的封头构成,光纤长度可根据光纤参数及样品性质相关的参数选取。两端封头分别装在两个三维调节架上。本发明大大提高检测灵敏度,降低成本,更换样品方便,能对有机、无机、生物样品进行检测,在科研、教学、环保、医药、食品领域得到应用。
文档编号G01J3/44GK1262428SQ9912749
公开日2000年8月9日 申请日期1999年12月30日 优先权日1999年12月30日
发明者里佐威, 孙昕, 张玮, 孙承林 申请人:吉林大学