[发明专利]一种高压常温和低温实验的共聚焦拉曼系统及其测量方法

权利要求书

1.一种基于高压常温和低温实验的共聚焦拉曼系统的测量方法，包括：常温测量方法和低温测量方法；所述高压常温和低温实验的共聚焦拉曼系统，包括：激发模块、常温成像模块、低温成像模块、信号收集模块；

所述激发模块是在拉曼激发光光源(1)的前方依次设置有激光强度衰减片(2)和窄带滤光片(3)；在所述窄带滤光片(3)的反射光路上设置有第一平面反射镜(4)；在所述第一平面反射镜(4)的前方依次设置有扩束透镜组、第二平面反射镜(7)；在所述第二平面反射镜(7)的反射光路上设置有第一布拉格衍射光栅(8)，在所述第一布拉格衍射光栅(8)的反射光路上依次设置有第三平面反射镜(9)和第四平面反射镜(10)；在所述第四平面反射镜(10)的前方设置有第一半反半透镜(11)；在所述第一半反半透镜(11)的前方设置常温显微镜物镜(12)，在所述常温显微镜物镜(12)的焦点附近设置有常温三维位移台(13)，在所述常温三维位移台(13)上放置有样品(14)；

所述信号收集模块是在第一布拉格衍射光栅(8)的透射光路上设置有第二布拉格衍射光栅(20)；在所述第二布拉格衍射光栅(20)的透射光路上依次设置有第四平凸透镜(21)、pinhole挡板(22)、第五平凸透镜(23)；在所述第五平凸透镜(23)的前方设置有拉曼聚焦透镜(24)，在所述拉曼聚焦透镜(24)的焦点处设置有拉曼光谱仪(25)；

所述常温成像模块是在第一半反半透镜(11)的反射光路上设置有第二半反半透镜(15)；在所述第二半反半透镜(15)的反射光路上依次设置有第三凸透镜(16)和常温显微成像CCD(17)；在所述第二半反半透镜(15)的透射光路上设置有第五平面反射镜(19)；在所述第五平面反射镜(19)的反射光路上设置有常温显微镜成像光源(18)；

所述低温成像模块是在第四平面反射镜(10)的反射光路上依次设置有第六平面反射镜(26)、第七平面反射镜(27)；在所述第七平面反射镜(27)的反射光路上依次设置有第三半反半透镜(28)、低温显微物镜(29)；在所述低温显微物镜(29)的前方设置有低温三维位移台(31 )，在所述低温三维位移台(30)上放置有低温腔(30 )；在所述第三半反半透镜(28)的反射光路上设置有第四半反半透镜(32)，在所述第四半反半透镜(32)的透射光路上设置有低温显微成像CCD(33)，在所述第四半反半透镜(32)的反射光路上设置有低温显微成像光源(34)；其特征是：所述常温测量方法是按如下步骤进行：

步骤1、所述常温显微镜可见光源(18)发出可见平行光，并依次经过所述第五平面反射镜(19)和第一半反半透镜(11)的反射后，经过所述常温显微镜物镜(12)，并照射在所述常温三维位移台(13)的样品(14)上；

步骤2、所述样品(14)的反射光通过所述常温显微镜物镜(12)后，依次经过所述第一半反半透镜(11)和所述第二半反半透镜(15)的反射，并经过焦距为250mm的第三凸透镜(16)后聚焦得到样品光斑，所述样品光斑照射到所述常温显微成像CCD(17)上，并经过计算机处理得到常温样品图像；

步骤3、所述拉曼激发光光源(1)发出的原始激光经过所述激光强度衰减片(2)调节所需激光强度后再经过所述窄带滤光片(3)的作用，得到纯化激光；

所述纯化激光依次经过第一平面反射镜(4)的反射和所述扩束透镜组后，得到展宽后的激光，再经过所述第二平面反射镜(7)、所述第一布拉格衍射光栅(8)、第三平面反射镜(9)和第四平面反射镜(10)的反射后到达第一半反半透镜(11)；

步骤4、所述第一半反半透镜(11)透射展宽后的激光，再经过所述常温显微镜物镜(12)照射到所述样品(14)上，所述样品(14)上的激光反射光经过所述常温显微镜物镜(12)后，又依次经过所述第一半反半透镜(11)和所述第二半反半透镜(15)的反射，再经过焦距为250mm的第三凸透镜(16)的聚焦后得到成像激光斑点，所述成像激光斑点照射到所述常温显微成像CCD(17)，并经过计算机处理得到常温样品上的激光斑点图像；

步骤5、所述第一半反半透镜(11)挪开后，所述样品(14)中的拉曼散射光经过所述常温显微镜物镜(12)，再依次经过第四平面反射镜(10)和第三平面反射镜(9)的反射后，照射到所述第一布拉格衍射光栅(8)上；

所述第一布拉格衍射光栅(8)和所述第二布拉格衍射光栅(20)依次滤除所述拉曼散射光中的部分瑞利散射，同时透射其他波长的拉曼散射光，从而得到常温低瑞利拉曼散射光；

步骤6、所述常温低瑞利拉曼散射光经过焦距为150mm的第四平凸透镜(21)的聚焦，再经过所述pinhole挡板(22)的空间滤波的作用，滤除杂光和非平行光，从而得到常温降噪发散拉曼散射光；

步骤7、所述常温降噪发散拉曼散射光经过焦距为100mm的第五平凸透镜(23)的作用，得到常温降噪平行拉曼散射光；所述常温降噪平行拉曼散射光经过焦距为200mm的拉曼聚焦透镜(24)的聚焦后，进入所述拉曼光谱仪(25)，并经过计算机处理，得到常温拉曼数据。

2.基于权利要求1所述的高压常温和低温实验的共聚焦拉曼系统的测量方法，其特征是，所述低温测量方法是按如下步骤进行：

步骤I、所述低温显微成像光源(34)发出可见平行光，并依次经过所述第四半反半透镜(32)和第三半反半透镜(28)的反射后，进入所述低温显微镜物镜(29)并照射在所述低温三维位移台(31)的低温腔(30)中的样品上；

步骤Ⅱ、所述低温腔(30)中样品的反射光通过所述低温显微物镜(29)后，依次经过所述第三半反半透镜(28)的反射和所述第四半反半透镜(32)的透射，并进入所述低温显微成像CCD(33)后，经过计算机处理得到样品图像；

步骤Ⅲ、所述拉曼激发光光源(1)发出的原始激光经过所述激光强度衰减片(2)调节所需激光强度后再经过所述窄带滤光片(3)的作用，得到纯化激光；

所述纯化激光依次经过第一平面反射镜(4)的反射和所述扩束透镜组后，得到展宽后的激光，再经过所述第二平面反射镜(7)、所述第一布拉格衍射光栅(8)、第三平面反射镜(9)和第四平面反射镜(10)的反射后，依次经过所述第六平面反射镜(26)和所述第七平面反射镜(27)的反射，并透过所述第三半反半透镜(28)进入所述低温显微物镜(29)后，聚焦在所述低温腔(30)中的样品上；

样品上的激光反射到所述低温显微镜物镜(29)，并依次经过第三半反半透镜(28)的反射与第四半反半透镜(32)的透射后，进入所述低温显微成像CCD(33)，并经过计算机处理得到低温样品图像；

步骤Ⅳ、将第三半反半透镜(28)挪开后，所述低温腔(30)中的样品的拉曼散射光经过所述低温显微物镜(29)后，再依次经过所述第七平面反射镜(27)、所述第六平面反射镜(26)、所述第四平面反射镜(10)、所述第三平面反射镜(9)的反射，照射到第一布拉格衍射光栅(8)上；

所述第一布拉格衍射光栅(8)和所述第二布拉格衍射光栅(20)依次滤除拉曼散射光的瑞利散射，同时透射其他波长的拉曼散射光，从而得到低温低瑞利拉曼散射光；

步骤Ⅴ、所述低温低瑞利拉曼散射光经过焦距为150mm的第四平凸透镜(21)的聚焦，再经过所述pinhole挡板(22)的空间滤波的作用，滤除杂光和非平行光，从而得到低温降噪发散拉曼散射光；

步骤Ⅵ、所述低温降噪发散拉曼散射光经过焦距为100mm的第五平凸透镜(23)的作用，得到低温降噪平行拉曼散射光；所述低温降噪平行拉曼散射光经过焦距为200mm的拉曼聚焦透镜(24)的聚焦后，进入所述拉曼光谱仪(25)，并经过计算机处理，得到低温拉曼数据。