[发明专利]一种拉曼光谱仪及拉曼光谱拼接方法

说明书

本发明提供了一种拉曼光谱仪及拉曼光谱的拼接方法，包括沿光路依次设置的激光器、激发单元、样品台、收集单元、色散单元、探测单元、信号分析处理单元及显示单元；所述激光器为多个，用于发射多束不同波长的激光束；所述探测单元用于对色散单元输出的信号进行光电信号转换，获得拉曼谱段，其中不同波长的激光束所对应产生的拉曼谱段不同；所述信号分析处理单元用于对具有一定重合范围的拉曼谱段进行拼接；所述显示单元用于对拼接后的总谱段进行显示。本发明采用不同波长的激光束激发待测样品，并选取不同谱段的拉曼光谱进行拼接，进而得到高分辨率、宽谱段的拉曼光谱。本拉曼光谱仪结构简单，占用空间体积小，便于携带。

技术领域

本发明属于拉曼光谱仪技术领域，具体涉及一种拉曼光谱仪及拉曼光谱拼接方法。

背景技术

拉曼光谱仪技术是一种快速、高灵敏度的光谱分析技术，它的峰位、强度以及峰宽可提供分子内化学键的振动、转动信息，被称为物质的“化学指纹”。由于拉曼光谱技术对样品分析时具有非接触、无损伤、高精准测量、样品需求量小以及无需制备等特点，被广泛应用于科学实验、生物医药、食品安全、环境监测及化学分析等众多领域。

光谱范围和光谱分辨率决定了拉曼光谱仪的主要性能，光谱范围较小的光谱仪通常具有较高的光谱分辨率，可以给出详细的光谱信息，相反，具有宽光谱性能的光谱仪可检测更广的谱段，但分辨率较低。色散系统和探测系统是拉曼光谱仪的核心部分，高色散能力的色散系统可提升光谱仪的分辨率，但光谱范围较小；低色散能力的色散系统增加了光谱范围，缺牺牲了光谱分辨率。若要同时满足高分辨率和宽光谱，不仅需要大尺寸色散元件，还需要大尺寸的探测系统，所以现有的该类型拉曼光谱仪体积较大，且价格昂贵。

此外，现有拉曼光谱仪大多采用光栅分光、棱镜分光等形式，探测器件受限于分光器件和探测期间的尺寸、效率等因素，并不能同时满足宽拉曼光谱和高光谱分辨率。虽然多数光栅拉曼系统配备两或三块光栅，可以在宽谱段范围和高分辨率之间进行切换，但光栅切换前后的测量数据没有对比性，不能完全反应样品信息。同时，受限于探测系统光电转化效率问题，中间谱段效率高，两端谱段效率降低，信号减弱，分辨率降低。

综上，受限于目前探测器尺寸、光栅尺寸、系统焦距等问题，拉曼光谱仪的小型化、宽谱段、高分辨率三合一体成为难点。因此，鉴于现有技术的不足，开发一款兼具宽光谱范围和高光谱分辨率的小型化拉曼光谱仪，是目前急需解决的技术问题，也是光谱检测领域目前遇到的核心问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种拉曼光谱仪及拉曼光谱的拼接方法，解决了现有拉曼光谱仪无法同时兼具宽拉曼光谱段和高光谱分辨率及小型化的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明首先提供一种拉曼光谱仪，包括沿光路依次设置的激光器、激发单元、样品台、收集单元、色散单元、探测单元、信号分析处理单元及显示单元；

所述激光器为多个，用于发射多束不同波长的激光束；

所述激发单元用于对激光器发出的光束进行激发后照射到待测样品上；

所述收集单元用于对不同波长的激光束照射到待测样品上后产生的拉曼散射光信号进行收集；

所述色散单元用于对收集单元输出的散射光进行色散；

所述探测单元用于对色散单元输出的信号进行光电信号转换，获得拉曼谱段，其中不同波长的激光束所对应产生的拉曼谱段不同；

所述信号分析处理单元用于对具有一定重合范围的拉曼谱段进行拼接；

所述显示单元用于对拼接后的总谱段进行显示。

作为进一步的优选实施方案，所述激光器为固体、气体或半导体激光器；所述激光束的波长为紫外波段、可见光波段、红外波段之间的任意波长。