[发明专利]一种紧凑型266nm短波紫外拉曼光谱仪

说明书

一种紧凑型266nm短波紫外拉曼光谱仪，包括光源、外光路、色散系统、接收系统和信号采集系统。光源为全固态266nm短波紫外激光器，外光路包括准直透镜、第一反射镜、二向色镜、扩束镜、滤光片、中继透镜、耦合光纤和整形光纤束，色散系统包括狭缝、第二反射镜、离轴抛物面反射镜和平面反射式光栅，接收系统为背照式CCD线阵探测器，信号采集系统为计算机。光纤束由若干光纤组成，一端排列为光纤阵列，一端排列为线状，点转线光纤束提高了进入色散系统光通量，增加了系统的信噪比，另外基于Littrow结构的拉曼光谱仪色散方法可以有效减小球差，提高光谱仪分辨率。

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，具体涉及一种紧凑型266nm短波紫外拉曼光谱仪。

背景技术

拉曼光谱是分子振动光谱，通过谱图解析可以获取分子结构的信息，任何气态、液态、固态样品均可进行光谱测定。不同的物质的特征峰在谱图上的位置和强度信息都不同。快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，让拉曼光谱成为了物质鉴定的“指纹”，是有机化合物结构解析的重要手段。

目前便携式拉曼光谱仪大多采用可见光或者近红外激光作为激发光源，拉曼光谱激发效率偏低，且容易产生荧光干扰，导致样品的光谱无法很好地呈现，信息被误判。而短波紫外拉曼有效克服以上缺点，故在研究拉曼光谱仪时将激发光源向紫外波段频移受到了人们的广泛关注。

当拉曼激发波长为短波紫外激光时，需要光谱探测系统分辨率达到0.1nm一下，采用传统紧凑型色散光谱仪光通量低，导致灵敏度下降，影响检测精度。此外，当探测水溶液时，短波紫外激发光源和拉曼光谱信号被水吸收强烈，传统光纤探头收集拉曼信号较弱，影响测试灵敏度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紧凑型266nm短波紫外拉曼光谱仪以克服现有技术存在的问题。通过采用全固态266nm短波紫外激光器作为光源，减少荧光干扰；采用扩束系统来增加输出激光的口径，提高与水溶液的接触面，便于对液体样品进行探测；采用光纤束整形技术增加光通量；采用基于Littrow结构的光栅色散系统提高光谱分辨率。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

一种紧凑型266nm短波紫外拉曼光谱仪，包括光源、外光路、色散系统、接收系统和信号采集系统，光源为二极管泵浦全固态266nm短波紫外激光器1；外光路包括准直透镜2、第一反射镜3、二向色镜4、扩束镜5、滤光片6、中继透镜7、耦合光纤8和整形光纤束9，光路走向的空间先后顺序依次为：266nm短波紫外激光器、准直透镜、第一反射镜、二向色镜、扩束镜、样品；短波紫外激光聚焦照射到待测样品上激发出拉曼散射光，拉曼散射光的光路走向空间顺序依次为：样品、扩束镜、二向色镜、滤光片、中继透镜、耦合光纤、整形光纤束；色散系统包括：狭缝10、第二反射镜11、离轴抛物面反射镜12和平面反射式光栅13，进入色散系统的拉曼散射光空间走向顺序为：狭缝、第二反射镜、离轴抛物面反射镜、平面反射式光栅、离轴抛物面反射镜；接收系统为背照式CCD线阵传感器14；信号采集系统为计算机15。

作为优选的技术方案，所述激光器是二极管泵浦全固态266nm短波紫外激光器。

作为优选的技术方案，待测样品激发出的拉曼散射光经过耦合光纤形成圆光斑，在耦合光纤输出端通过法兰进入整形光纤束输入端，将圆光斑进行空间分割，形成多个子光斑，每个子光斑对应一条小孔径的石英紫外光纤，对应形成光纤束，实现大面积圆光斑到长型光斑的光束整形。

作为优选的技术方案，所述整形光纤束的组合方式为下列方式之一：

输入端为3×3×3阵列，输出端为9根光纤组成的一字型排列；

输入端为2×3×2阵列，输出端为7根光纤组成的一字型排列。

作为优选的技术方案，所述滤光片为非平行设置的双片长通滤光片。