[实用新型]便携式双通道近紫外拉曼光谱仪系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种拉曼光谱仪，尤其是涉及一种便携式双通道近紫外拉曼光谱仪系统。

背景技术

当今社会能源、环境、制造业、食品安全、生物医药、公共安全等领域方面的安全保障尤为重要，光谱仪器作为一种广泛使用的非接触式检测方法，在上述领域安全保障方面起着重要的应用。能够对物质进行更有效更可靠地探测和识别，是该领域研发人员关注的技术热点，也是保障国民安全的重中之重。

目前使用较多的光谱仪器有原子发射光谱仪、拉曼光谱仪、红外吸收光谱仪、荧光光谱仪和太赫兹设备。拉曼光谱技术作为一种检测物质成分的方法，具有信息丰富、分辨率高、测定时间短、样品用量少、不接触测量等显著优点，相较于其他光谱技术，拉曼光谱可提供更为尖锐的特征峰和更高的分辨率，已在食品安检、缉毒、制药、炼钢、石油、化工、探矿、环保、生物、机场/公交车站/火车安检、爆炸品探测等许多领域得到广泛的应用。

拉曼光谱技术发展已逐步趋于成熟，目前该拉曼光谱仪多为共焦显微镜结构，仪器体积大，多采用近红外、可见光和近紫外激光，这样不但容易损坏视网膜，且在应用中易受环境光/荧光影响，除此之外，灵敏度低、使用过程较复杂、应用领域受限。

实用新型内容

本实用新型是提供一种便携式双通道近紫外拉曼光谱仪系统，其主要是解决现有技术所存在的拉曼光谱仪多为共焦显微镜结构，仪器体积大，多采用近红外、可见光和近紫外激光，这样不但容易损坏视网膜，且在应用中易受环境光、荧光影响等的技术问题。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本实用新型的便携式双通道近紫外拉曼光谱仪系统，包括长焦距物镜，所述的长焦距物镜的内侧设有分束器，分束器的反射面设有反射镜，反射镜的内侧设有激光整形透镜组、激光器，长焦距物镜的内侧设有长通滤光片，长通滤光片的反射面设有激光窄带滤光片、第一聚焦镜、激光成像CCD，激光成像CCD连接有计算机，长通滤光片的内侧设有第二聚焦镜、单色仪，单色仪连接计算机。本实用新型采用激发能量较高的近紫外激光作为光源、F数较小的拉曼光谱仪系统以改善上述问题，具体体现在：系统工作在日盲区时，避免环境光干扰，能实现现场分析；在紫外区时，拉曼光谱与荧光光谱分开，增大信噪比；有紫外共振或预共振效应，可大大增强拉曼信号；高光通量设计，可提高系统灵敏度，使现场实时检测成为可能。在此基础上，建立物质谱库和提出相应的算法和识别软件。本实用新型采用双通道结构：激光光源通过整形透镜组整形，经反射镜和分束器反射再有长焦距物镜聚焦照射到样品上；产生的拉曼散射光和反射激光分别进入对应的通道，在计算机中得到激光成像和拉曼光谱图。本实用新型的激光整形透镜组：激光器出射的激光一般为发散的非圆形光束，加入透镜组能对其准直性和形状进行校正。长焦距物镜：为实现非接触检测，本结构采用长焦距物镜，增大仪器与样品间的距离。焦距的大小可根据具体应用改变。长通滤光片的作用是通过大于对应波长的光，反射其他的光。在本系统中其作用是使拉曼光和激光分开并进入对应通道。计算机包括有开发机电结构模块，开发机电结构模块包括激光器控制模块、收光结构、内光路检测模块、激光成像模块和拉曼光谱检测模块等。其中，机械结构部件，需要高精度精密加工工艺，通过光学追迹设计特别的光机零件并进行表面发黑处理遏制杂散光。计算机中的控制电路包含驱动电路、谱库显示、微信号处理、采集等。根据仪器使用环境要求，在选取电子元器件及进行电路开发时，进行高低温、振动、湿度、抗电磁干扰等设计并试验，以提高仪器的可靠性。

作为优选，所述的分束器的石英玻璃中心镀有反射248nm激光的介质膜，其余部分涂有增透膜。分束器是为了使激光器出射的全部光反射到样品上同时使拉曼散射光和反射的激光通过分束器，可以使拉曼散射光全部通过分束器，使反射的激光大部分通过。通过在石英玻璃镀介质膜和增透膜，可反射100%激光到样品，从而使产生的拉曼散射100%通过分束器，并且反射的激光99%通过分束器。可得到拉曼光谱和激光照射点及光轴的准确位置，易于光机装校，因此实现了新型的双通道设计。

作为优选，所述的长通滤光片包括有倾斜设置的第一长通滤光片与垂直设置的第二长通滤光片。通过分束器的光包括反射的激光和拉曼光。在分束器后放置对应激光波长的长通滤光片，作用是反射激光并透过波长大于激光的拉曼光，使用用于激光成像的CCD接收这部分激光，在这一长通滤光片后使用单色仪对拉曼散射光进行接收及成像。