[实用新型]一种拉曼光谱面成像设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及拉曼光谱技术领域，具体而言，涉及一种拉曼光谱面成像设备。

背景技术

拉曼光谱作为一种无损的、指纹性的检测方法已经广泛应用在科研、生产和生活领域,而图像可以给人提供直观的、形象的空间分布信息。拉曼光谱成像技术集成了光谱和图像两者的优点，可以通过图像的方式表达出样品化学成分空间分布的信息，不仅形象直观，而且完整的包含了样品的分子结构信息，特别适合分析具有微纳结构的样品。传统拉曼光谱仪通过固定波长的激光激发样品上的一点、单色仪分光、线阵列CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)接收的检测方式，通过逐点或线扫描实现拉曼光谱成像，成像分辨率低且成像速度慢。

成像分辨率低及成像速度慢是限制拉曼光谱成像技术广泛应用的瓶颈问题。成像分辨率是成像技术最重要的参数之一，分辨率低的图像不能很好的反应出样品的真实状况。而成像速度慢(一般数十分钟甚至数十小时)则对仪器和样品稳定性要求极高，使拉曼成像技术难以实用化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种拉曼光谱面成像设备，能够有效地提高拉曼光谱成像的空间分辨率和成像速度。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种拉曼光谱面成像设备，包括激光产生装置、滤光装置以及面阵检测器。所述激光产生装置发出的激光光束以面照明的方式照射到样品表面的预设区域，所述样品在所述激光光束的激发下产生的拉曼散射光入射到所述滤光装置，经所述滤光装置选通后成像到所述面阵检测器，被所述面阵检测器接收，其中，所述激光产生装置的输出波长可调。

进一步的，上述滤光装置包括带通滤光片和法布里-珀罗干涉器，所述法布里-珀罗干涉器设置于所述带通滤光片与所述面阵检测器之间，所述样品在所述激光光束的激发下产生的拉曼散射光入射到所述带通滤光片，经所述带通滤光片的选通后入射到所述法布里-珀罗干涉器，由所述法布里-珀罗干涉器出射后成像到所述面阵检测器，其中，所述法布里-珀罗干涉器的自由光谱范围大于所述带通滤光片带通宽度的一半。通过在检测光路上设置法布里-珀罗干涉器大幅提高光谱分辨率，从而实现兼备高光谱分辨率和空间分辨率的拉曼光谱快速成像，有利于检测具有复杂拉曼光谱的样品，发挥拉曼光谱的指纹特征的优势。

进一步的，上述带通滤光片为窄带滤光片。

进一步的，入射到所述窄带滤光片的拉曼散射光的入射角可调。

进一步的，上述带通滤光片为固定中心波长的带通滤光片。

进一步的，上述滤光装置还包括长通滤光片，所述样品在所述激光光束的激发下产生的拉曼散射光依次经所述长通滤光片、所述带通滤光片、所述法布里-珀罗干涉器后成像到所述面阵检测器。

进一步的，上述激光产生装置包括可调谐激光器以及扩束镜，所述可调谐激光器发出的激光光束经所述扩束镜的扩束后照射到所述样品表面，所述面照明的方式为科勒式或临界式或散焦形式的面照明方式。

进一步的，上述拉曼光谱面成像设备还包括会聚透镜以及物镜，所述可调谐激光器发出的激光光束经所述扩束镜的扩束后，依次经过所述会聚透镜和所述物镜后照射到所述样品表面。

进一步的，上述拉曼光谱面成像设备还包括二向色镜，所述激光产生装置发出的激光光束入射到所述二向色镜，经所述二向色镜反射后照射到样品表面的预设区域，所述样品在所述激光光束的激发下产生的拉曼散射光入射到所述二向色镜，透过所述二向色镜后入射到所述滤光装置。

进一步的，上述激光产生装置的输出波长连续可调。

相比于现有技术，本实用新型实施例提供的拉曼光谱面成像设备中，激光产生装置输出的激光光束以面照明方式照射在样品的预设区域，所产生的拉曼散射光经滤光装置进行光谱选通后成像到面阵检测器，直接得到样品表面预设区域的拉曼光谱图像，采用这种面激发、面成像的方式有效地提高了拉曼光谱成像的成像速度以及成像空间分辨率。此外，通过调节激光产生装置的输出波长，能够在不切换滤光装置的基础上实现对样品拉曼位移的选择和连续扫描，适用于检测不同物质的拉曼光谱成像。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明