[发明专利]一种用于样品组分定量分析的装置及方法

权利要求书

1.一种用于样品组分定量分析的装置，其特征在于，包括：

激发光源，用于产生激发光束；

激发光光路，用于将所述激发光束导向待分析的固态或液态样品以产生喇曼散射光；

散射光收集光路，用于收集所述喇曼散射光；

含一个或多个检测通道的检测装置，用于接收各检测频率或子频段的喇曼散射光信号并转换成电信号以供分析；

连接所述散射光收集光路和所述检测装置的多个色散装置，用于导入用所述散射光收集光路所收集的所述喇曼散射光形成喇曼散射光谱；所述多个色散装置中的至少一个色散装置配置有空间光调制器，所述空间光调制器用于在对应的色散装置形成的喇曼散射光谱中选择对应不同的检测频率或子频段的空间部分并逐次导向所述检测装置进行检测，其中，所述喇曼散射光谱的部分或全部为反斯托克斯光谱；所述多个色散装置，分别用于形成不同频段的光谱；所述散射光收集光路还设有一个或多个分束器或者设有一个或多个光导向器；所收集的喇曼散射光通过所述分束器被分配至各所述色散装置，或者通过所述光导向器被逐次导向各个所述色散装置，以供各所述色散装置分别形成不同频段的喇曼散射光谱，其中的反斯托克斯光谱用于进行样品组分定量分析。

2.如权利要求1所述的用于样品组分定量分析的装置，其特征在于，所述检测装置包括探测器和检测电路；所述探测器是光电倍增管或光电二极管，工作于线性检测模式或光子计数模式；在线性检测模式下，所述探测器输出的电流信号幅值正比于所述探测器接收的光通量；在光子计数模式下，所述探测器输出的有效信号脉冲的频度正比于所述探测器接收的光通量。

3.如权利要求2所述的用于样品组分定量分析的装置，其特征在于，还包括所述激发光束的调制装置和相应的检测电路，所述激发光束的调制装置产生一串调制信号，所述激发光束通过所述调制信号调制，且所述检测电路通过滤波输出与所述调制信号频率一致的信号。

4.如权利要求1所述的用于样品组分定量分析的装置，其特征在于，所述光导向器包括以下中的一种：

(1)可摆动的微反射镜阵列或扫描振镜；通过摆动所述微反射镜阵列或所述扫描振镜改变出射光的导向；

(2)可活动的平台；所述平台上固定有反射镜，通过活动所述平台改变出射光的导向。

5.如权利要求1所述的用于样品组分定量分析的装置，其特征在于，所述空间光调制器包括以下中的一种：

(1)透射式光学器件；所述空间光调制器将其背面透射的光导向所述检测装置；

(2)反射式光学器件；所述空间光调制器将其表面反射的光导向所述检测装置。

6.如权利要求5所述的用于样品组分定量分析的装置，其特征在于，所述空间光调制器是微反射镜阵列，所述微反射镜阵列包括：多个微反射镜单元；

每个所述微反射镜单元包括：一面微反射镜、一条与所述微反射镜相铰接的枢轴、控制电路单元；通过所述控制电路单元驱动某个所述微反射镜单元的所述微反射镜绕所连的所述枢轴摆动，以控制所述喇曼散射光谱的各个空间部分从与所述空间光调制器相配的色散装置至所述检测装置的通断。

7.如权利要求5所述的用于样品组分定量分析的装置，所述空间光调制器是液晶光振幅空间调制器，所述液晶光振幅空间调制器包括：液晶掩膜与偏振光学元件；所述液晶掩膜包括多个空间单元；可调电源装置，用于改变施加在所述液晶掩膜的各个空间单元的电压来改变从所述色散装置照射到所述液晶掩膜的各个空间单元的透射光的偏振方向，以配合使用所述偏振光学元件控制对应不同检测频率或子频段的喇曼散射光谱的各个空间部分从所述色散装置至所述检测装置的通断。

8.如权利要求1所述的用于样品组分定量分析的装置，其特征在于，所述激发光源是激光器，用于产生谱线线宽小于0.3nm的激发光束；所述激发光光路包含光束整形元件和成像光学系统，所述光束整形元件用于对所述激光器发出的激发光束作整形；所述成像光学系统用于将所述激发光束传输并汇聚到所述样品上。

9.一种用于样品组分定量分析的方法，其特征在于，包括：

提供激发光源，用于产生激发光束；

提供激发光光路，用于将所述激发光束导向待分析的固态或液态样品以产生喇曼散射光；

提供散射光收集光路，用于收集所述喇曼散射光；

提供含一个或多个检测通道的检测装置，用于接收各检测频率或子频段的喇曼散射光信号并转换成电信号以供分析；

提供连接所述散射光收集光路和所述检测装置的多个色散装置，用于导入用所述散射光收集光路所收集的所述喇曼散射光形成喇曼散射光谱；所述多个色散装置中的至少一个色散装置配置有空间光调制器，所述空间光调制器用于在对应的色散装置形成的喇曼散射光谱中选择对应不同的检测频率或子频段的空间部分并逐次导向所述检测装置进行检测，其中，所述喇曼散射光谱的部分或全部为反斯托克斯光谱；所述多个色散装置，分别用于形成不同频段的光谱；所述散射光收集光路还设有一个或多个分束器或者设有一个或多个光导向器；所收集的喇曼散射光通过所述分束器被分配至各所述色散装置，或者通过所述光导向器被逐次导向各个所述色散装置，以供各所述色散装置分别形成不同频段的喇曼散射光谱；

所述激发光源产生所述激发光束，所述激发光束通过所述激发光光路被导向所述样品，所述样品由此发生喇曼散射；

用所述散射光收集光路收集所述样品所产生的喇曼散射光，并导向所述色散装置；

当某个配置有所述空间调制器的所述色散装置工作时，通过控制该所述空间光调制器，使对应色散装置所形成的喇曼散射光谱中的各部分逐次被收集到所述检测装置进行检测，用来获取在该所述色散装置工作频段内的喇曼散射光谱，其中的反斯托克斯光谱用于进行样品组分定量分析。