[发明专利]基于拉曼光谱和OCT测定玻璃材料性质的系统与方法

说明书

本发明公开了一种基于拉曼光谱和光学相干成像（OCT）技术测定玻璃材料性质的系统与方法，所述系统包括：玻璃材料样品、载玻片、暗盒、移动平台、拉曼光谱仪、OCT、数据提取与处理模块、显示器，所述暗盒包括两个透光孔；所述方法包括：首先运用OCT通过透光孔获取载玻片空载时的图像，再分别运用OCT与拉曼光谱仪对放置在载玻片上的样品进行检测以获取样品光谱图与OCT图像；利用计算机软件分析图像，以获取样品边界和距离信息，并通过光程匹配原理完成折射率的计算，分析拉曼谱图得到样品化学性质；最终测量结果通过显示器显示。本发明设计简单操作简便；实现了玻璃材料的物理属性和化学成分等多指标的测量与综合分析。

技术领域

本发明涉及玻璃材料性质测量领域，尤其涉及一种基于拉曼光谱和OCT测定玻璃材料物理折射率和化学成分性质的系统与方法。

背景技术

玻璃材料广泛应用于建筑物，是一种非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物（如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等）为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的，它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。

玻璃材料折射率是一项极其重要的物理指标，测量方法包括三棱镜法、偏振法（测试布儒斯特角）、插针法、阿贝折射仪法，也包括光学相干成像技术（OCT）法，其中OCT法较为方便，只需把材料直接放置在扫描范围内，即可得到包含材料特征信息的OCT图像，测量最为简单直接，是一种快速、检测折射率的新型技术。

玻璃材料的折射率可由此测试。但只此一项鉴定依据比较单一，特别是折射率相近的情况下，是难以辨别玻璃材料的。因此有必要丰富相应测量指标，而拉曼光谱技术作为一种成熟技术，利用拉曼光谱的“分子指纹”特性，可以甄别不同化学成分，而其作为一种半定量和非定量技术，很难精确定量不同化学成分含量，而折射率此时可以弥补，因此两种技术的联用可以发挥更大威力，形成对玻璃材料更综合、全面的分析结果和报告。

本发明装置实现上述技术的联用，可同时实现玻璃材料的物理和化学性质的测量，获得对玻璃材料的综合评测，且检测简便、快速、准确。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种基于拉曼光谱和OCT技术测定玻璃材料性质的系统与方法，以实现玻璃材料的物理和化学性质的同时测量，获得对玻璃材料的综合评测，且检测简便、快速、准确。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种基于拉曼光谱和OCT技术测定玻璃材料性质的系统，包括玻璃材料样品、载玻片、暗盒、移动平台、拉曼光谱仪、OCT、数据提取与处理模块、显示器，所述暗盒包括两个透光孔。

进一步地，所述拉曼光谱仪波长型号可选，用于测量玻璃材料样品的拉曼光谱信息；所述OCT波长型号可选，其原理为低相干光源发出的光经过光纤分束器后, 被均匀分成两束，分别进入参考臂和样品臂，经过样品反射回来的样品光与反光镜反射回来的参考光再经光纤分束器相干并偶合到探测器上，此处用于获取载玻片空载时表面OCT图（图像中为一直线，称为基线）与放置样品时的样品扫描图。

优选地，所述样品为表面平整的玻璃材料。

优选地，所述载玻片厚度为1~2mm，用于提供OCT测量空载图像以及放置样品。

优选地，所述暗盒为拉曼光谱仪与OCT测量提供环境要求，避免外界的干扰，进一步地，所述暗盒顶部有两个透光孔，拉曼光谱仪与OCT的光经由此处进入暗盒。

进一步地，所述移动平台用于放置载玻片与样品，且可水平匀速拖动平台用于拉曼光谱仪与OCT对样品的扫描。

优选地，所述数据提取与处理模块运用计算机软件进行空载图与样品图的合成，并经中值滤波优化，利用canny算子进行边界识别，利用霍夫曼变换（HoughTransformation）对合成图的各界面进行直线识别，获取的直线间的距离特征，根据光程匹配原理自动计算样品折射率，分析拉曼谱图得到样品化学性质。