[发明专利]一种基于制冷型背照式CCD的手持式拉曼光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及拉曼光谱检测装置技术领域，更具体地说，它涉及一种基于制冷型背照式CCD的手持式拉曼光谱仪。

背景技术

拉曼光谱仪被誉为“生物指纹”，因其在检测过程具有快速、非接触、无损的特性，被应用于科研院所、高等院校物理和化学实验室、生物及医学领域等光学方面，研究物质成分的判定与确认、刑侦及珠宝行业进行毒品的检测及宝石的鉴定。其以结构简单、操作简便、测量快速高效准确，以低波数测量能力著称；采用共焦光路设计以获得更高分辨率，可对样品表面进行um级的微区检测，也可用此进行显微影像测量；因此，无论是需要定性或定量的数据，通过对其拉曼光谱进行分析，都能够快速、简便的得到被检物质的重要信息。基于制冷型背照式CCD的手持式拉曼光谱仪是一种便携式的拉曼光谱仪，进一步拓展了拉曼技术检测的使用场景，可以现场快速取证，更是成为海关、各边检及出入境口岸的执法利器。

目前，市场上公告号为CN206540831的中国专利公开了一种手持型拉曼检测装置，包括壳体；激光器，设置在壳体内，拉曼探头；用于将激光器发射的激光投射至样品的表面从而获得该样品的拉曼散光，该拉曼探头包括用于将激光会聚至样品上的透镜；CCD阵列光谱仪，用于对拉曼散射光进行检测从而得到拉曼光谱；控制模块，用于对拉曼探头及CCD阵列光谱仪的检测过程进行控制，以及存储模块，其中，壳体上与透镜相对应的位置上设置有鼻锥构件，用于接触样品并让透镜汇聚后的激光投射至样品表面；通过鼻锥构件能够有在接触样品后让透镜会聚后的激光有效地投射至样品表面，使样品接受到强度足够的激光，因此能够提高检测灵敏度。然而，拉曼光是非常微弱的光，由于体积及重量的限制，此基于制冷型背照式CCD的手持式拉曼光谱仪采用的CCD阵列光谱仪光电转换效率低，且在面对低浓度、高掺杂的样品检测应用上，容易受到环境的干扰，误检率较高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于制冷型背照式CCD的手持式拉曼光谱仪，具有高灵敏度、高准确率的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于制冷型背照式CCD的手持式拉曼光谱仪，包括壳体，所述壳体内开设有前置槽和后置槽，所述前置槽内设置有控制模块、与所述控制模块电路连接的拉曼探头和激光器，所述后置槽内连接有制冷型背照式CCD探测器和用于拉曼光信号分光且呈一体式结构设置的光路盒，所述制冷型背照式CCD探测器与所述控制模块电路连接，所述光路盒与所述拉曼探头光路连接，所述制冷型背照式CCD探测器内封装有热电制冷器。

如此设置，首先，通过将待测样品摆放至设置于壳体前置槽内的拉曼探头前，通过控制模块控制设置于前置槽内的激光器和设置于后置槽内的制冷型背照式CCD探测器，实现调节激光器的激光功率和制冷型背照式CCD探测器的曝光时间的功能；然后，拉曼光信号通过拉曼探头收集进入光路盒内，实现对拉曼信号进行分光的作用；最后，分光后的拉曼信号光通过呈一体式结构设置的光路盒反射到达制冷型背照式CCD探测器进行成像，利用背照式感光原理，实现增大光电转换效率的目的，通过制冷型背照式CCD探测器内封装的热电制冷器，实现探测器工作温度恒定的功能，确保探测器效率不受外界环境温度影响，进而实现提高测量的高灵敏度、高准确率的目的。

进一步设置：所述光路盒包括聚焦镜、光栅和准直镜，所述光栅为刻划光栅。

如此设置，进入光路盒的入射光首先通过准直镜准直成一束平行光入射至光栅上，然后，通过入射至光栅实现对拉曼光信号的色散作用，最后通过聚焦镜将光栅的一级衍射光线聚焦到探测器上，进而实现光路盒对拉曼光信号的分光作用，光栅采用刻划光栅，利用刻画光栅高灵敏度和高反射的优点，进一步实现提高基于制冷型背照式CCD的手持式拉曼光谱仪灵敏度的特点。

进一步设置：所述拉曼探头与所述光路盒之间连接有光纤线，所述光路盒靠近所述激光器的一端连接有用于固定所述光纤线的连接器，所述连接器与所述准直镜光路连接。

如此设置，光路盒通过与准直镜光路连接的连接器连接，连接于拉曼探头的光纤线与连接器连接，起到降低拉曼光信号能量的损耗，同时，省去FC转接头，降低成本的作用。

进一步设置：所述连接器内设置有控制拉曼光信号进入所述光路盒的狭缝。

如此设置，通过连接器内设置的狭缝控制进入光路盒内的拉曼光通量，进而实现提高制冷型背照式CCD探测器的分辨率的目的。

进一步设置：所述后置槽的内侧壁上开设有用于滤除一级杂散光的一级滤光槽，所述一级滤光槽位于所述聚焦镜靠近所述光栅的一侧。