[发明专利]具有白光成像功能的拉曼光谱检测装置

说明书

本发明公开了一种具有白光成像功能的拉曼光谱检测装置，包括：激光器、准直器、照明光源、光谱仪和CCD相机，激光器和准直器之间连接有一第一光纤，在平行光的光路上先后依次固装有一扩束镜和二向色镜，在第一光路上先后依次固装有一物镜和样品台，第一光路在样品表面激发出的拉曼散射光在透过物镜和二向色镜后形成第二光路，在第二光路上固装有一耦合透镜以及与光谱仪连接的第二光纤；在白光的光路上固装有一薄膜分束器，在第三光路上安装一能够拆卸的第一反射镜，在第四光路上固装一套筒透镜。本发明拉曼光谱检测装置能在CCD相机上得到清晰的图像，便于观察样品和搜寻样品上的待测区域。两种工作模式切换方便，且相互独立，互不干扰。

技术领域

本发明属于拉曼光谱探测技术领域，具体来说涉及一种具有白光成像功能的拉曼光谱检测装置。

背景技术

光散射是一种普遍存在的物理过程和自然现象。当一束频率为v₀的单色光辐射到散射体上时，入射光与散射体发生相互作用而偏离原入射方向甚至发生能量改变，即发生散射现象。散射光主要由与入射光频率v₀相同的成分组成，这部分散射光在与散射体相互作用后没有发生能量变化，是弹性散射，通常被称为瑞利散射，而散射光中还包含强度极其微弱的、频率对称分别在瑞利谱线两侧的(v₀-v_k)和(v₀+v_k)频率的散射光成分，这部分光的能量在与散射体的相互作用过程中发生了变化，是一种非弹性散射，称为拉曼散射。其中频率为(v₀-v_k)的散射光相对较强，拉曼光谱分析技术中主要采集的就是这部分的光谱信号。拉曼光谱是由散射体系的结构和性质决定的，与入射光频率无关，能够特异性地反映样品物质的固有振动和转动能级结构。因此，拉曼光谱具有与物质结构相对应的“指纹”特性，可实现对样品化学成分的定性、定量分析。拉曼光谱检测技术还具有操作简单方便，适用范围广，检测成本低，无需特殊样品制备和无损检测等优点，目前已被广泛应用于物理、化学、材料科学以及环境科学等领域。

为提高拉曼光谱的空间分辨力，激发光的光斑直径通常在几十到几微米量级。在测试微小样品或大样品的特定位置时，就需要白光成像光路的辅助，用来观测样品和搜寻待测区域。由于白光成像光路的照明光源对拉曼光谱检测的影响巨大，所以在同一时间只能选择白光成像和光谱检测中的一种工作模式。目前常使用分光镜将白光成像光路耦合到拉曼光谱光路中，通过打开或关闭白光成像光路的照明光源，即可切换工作模式。这种方式结构简单，易于实现，但是会损失一定比例的激发光和拉曼散射光的能量，造成信噪比的降低。另外还有许多设计者使用一个带有反光镜的转盘来耦合两个光路，通过转动转盘，即可切换系统的工作模式。这种方式效率高，操作方便，但是占用的空间较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有白光成像功能的拉曼光谱检测装置，该拉曼光谱检测装置使白光成像光路更方便地耦合到拉曼光谱检测装置中，可快速地切换白光成像光路和拉曼光谱光路，保证样品成像与光谱检测功能相互独立，互不干扰，同时保证第一反射镜和第二反射镜在光路中的重复定位精度，进而能更高效地得到目标区域的拉曼光谱信号。本发明的拉曼光谱检测装置结构紧凑，占用空间小，可清晰地对样品成像，便于观察样品和定位拉曼光谱的成像区域，激发光和拉曼散射光的能量损失小，系统信噪比高，工作模式切换方便。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种具有白光成像功能的拉曼光谱检测装置，包括：激光器、准直器、照明光源、光谱仪和CCD相机，