[发明专利]相移干涉成像-定向发射表面增强拉曼光谱仪

说明书

本发明实施例公开了一种相移干涉成像‑定向发射表面增强拉曼光谱仪，包括含有耦合棱镜和用于激发长程表面等离子体、且设置在耦合棱镜上的介质膜的光学耦合系统，用于输出激光、并将耦合棱镜反射回的激光和参考光进行干涉成像得到待测生物样品的三维位相图的激光相移干涉成像系统和用于采集与三维位相图在同一束激光作用下于同一位置处产生的SERS信号的SERS信号检测系统；待测生物样品设置在介质膜下方，耦合棱镜用于将透射过待测生物样品的激光耦合至介质膜，以激发待测生物样品产生SERS信号并经过耦合棱镜按照特定角度出射。本申请实现了从多个渠道获取生物体系分子间相互作用信息，以满足相关领域对大量多种类型生物特征信息数据的现实需求。

技术领域

本发明实施例涉及光学仪器制备技术领域，特别是涉及一种相移干涉成像-定向发射表面增强拉曼光谱仪。

背景技术

随着激光技术、纳米科技和计算机技术的迅猛发展，SERS(Surface-enhancedRaman spectroscopy，表面增强拉曼光谱)已经在界面和表面科学、材料分析、生物、医学、食品安全、环境监测和国家安全等领域得到了广泛应用。SERS技术能够提供更丰富的化学分子的结构信息，可实现实时、原位探测，而且灵敏度高，数据处理简单，准确率高，是非常强有力的痕量检测工具。

举例来说，由于其无需样品预处理、操作简便、检测速度快、准确率高、仪器便携等特点，SERS检测在食品安全快速检测中起到了积极的作用，例如SERS可以定性、定量检测有害非法添加物(如三聚氰胺、苏丹红等)、超量超范围使用的添加剂(如食品中的合成色素等)、果蔬中的农药残留以及食物表面上的细菌和病毒等。SERS与化学计量学方法如多元校正方法相结合，可以测定食品中的成分含量，如鲑鱼肉中的类胡萝卜素；在环境监测领域，通过SERS技术，可监测水源中的多种污染物，如多环芳烃类化合物；在国家安全领域，利用SERS可实现痕量爆炸物(如TNT、TDX和PETN)的现场检测、生物战菌种和毒品等检测；在生物医学领域，结合传统生物学分析方法，SERS技术可以对蛋白质进行检测。

尽管SERS光谱仪可以根据获取的丰富分子特征信息进行如上所述的大量生物研究，但是例如在研究生物分子相互作用体系中SPs(Surface Plasmons，表面等离子体)与表面增强光谱的之间的内在联系或者是生物分子相互作用的机制与原理时，仅仅依靠SERS光谱仪获取的生物特征信息是远远不够，还需要获取更多的生物分子相互作用过程信息。

发明内容

本公开实施例提供了一种相移干涉成像-定向发射表面增强拉曼光谱仪，实现了从多个渠道获取生物体系分子间相互作用信息，以满足相关领域对大量多种类型生物特征信息的现实需求。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种相移干涉成像-定向发射表面增强拉曼光谱仪，包括光学耦合系统、激光相移干涉成像系统和SERS信号检测系统；

所述光学耦合系统包括耦合棱镜和设置在所述耦合棱镜上的介质膜，所述介质膜用于激发长程表面等离子体；待测生物样品设置在所述介质膜下方，所述耦合棱镜用于将透射过所述待测生物样品的激光耦合至所述介质膜，以激发所述待测生物样品产生SERS信号并经过所述耦合棱镜以预设方向出射；所述预设方向根据所述耦合棱镜和所述待测生物样品的折射率确定；

所述激光相移干涉成像系统输出预设波长的激光至所述待测生物样品，并将所述耦合棱镜反射回的激光和参考光进行干涉成像，得到所述待测生物样品的三维位相图；所述SERS信号检测系统用于采集并处理与所述三维位相图在同一束激光作用下于同一位置处产生的SERS信号。

可选的，所述SERS信号检测系统包括信号采集器、反射镜、滤光片和光谱仪；

所述信号采集器采集所述SERS信号，并经所述反射镜反射至所述滤光片；所述光谱仪接收透过所述滤光片的SERS信号。