[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

说明书

本发明公开了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，该系统包括激发模块、常温成像模块、低温成像模块、信号收集模块；激发模块主要包括拉曼激发光光源、窄带滤光片，扩束透镜组、平面反射镜；常温成像模块主要包括常温显微成像CCD、常温成像光源、半反半透镜、常温显微镜物镜；低温成像模块主要包括低温成像光源、低温成像CCD、低温显微镜物镜、半反半透镜；信号收集模块主要包括布拉格衍射光栅、平凸透镜、pinhole挡板、拉曼光谱仪。本发明将低温拉曼测量系统和常温拉曼系统集合在一起，实现大部分光路共用，从而极大的简化系统的复杂度，缩减成本，提升系统的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明属于光学仪器领域，特别涉及到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。

背景技术

拉曼光谱(Raman spectra)是一种散射光谱，最开始由印度科学家C.V.拉曼(Raman)发现拉曼效应，并因此获得1930年诺贝尔物理学奖。基于拉曼光谱可以得到分子振动、转动方面的信息，是分子结构研究领域方便高效的技术手段。各种相关硬件软件的发展，尤其是具备优质高强单色光的激光器的问世极大促进了拉曼光谱的研究和应用，随后拉曼光谱广泛应用于化学、生物学、物理学和医学等多个领域，对于定性检测、半定量分析和分子结构信息研究都有很大的价值。

拉曼光谱的基本原理如下：稳定入射的激光频率为ν₀，样品中的分子与激光相互作用，在光电场E中，分子产生诱导偶极矩ρ＝αE，分子吸收频率为ν₀的光子，处于E₀基态的分子先跃迁到虚能级，随后又回到E₀基态，释放频率为ν₀的光子，这个过程只改变光子方向不改变频率，称为瑞利散射；由E₀基态激发到虚能级后回到E₁振动激发态，释放频率为ν₀-Δν的光子，对应在拉曼光谱中称为斯托克斯线；由E₁振动激发态吸收频率为ν₀的光子，分子能级跃迁到虚能级，随后回到E₀基态，释放频率为ν₀+Δν的光子，对应在拉曼光谱中称为反斯托克斯线。鉴于处于E₀基态的分子比处于E₁振动激发态的多，因此斯托克斯线的强度会比反斯托克斯线强，他们可以统称为拉曼散射。瑞利散射强度只有激发激光强度的10^-4—10^-3量级，而拉曼散射只有瑞利散射的10^-4—10^-3量级。不同分子结构的斯托克斯和反斯托克斯线如同物质的指纹一样，可以用于研究分子振动、分子转动等内部信息。

目前通用的拉曼系统主要包括激光器、扩束镜、滤光片、显微镜、单色仪等组件，能实现基于拉曼效应的许多功能。但高压物理实验对样品的装载要求高，样品需要装载在金刚石对顶砧(DAC)中，普通的拉曼系统由于物镜焦距短、信号质量差等原因，不满足于高压物理实验拉曼测量，更不方便对金刚石对顶砧(DAC)加压过程中的拉曼测量。常温拉曼测量系统只能测量室温条件下的拉曼，可测量温度范围窄；或者将常温和低温拉曼系统分开设计，占用空间，成本高，复杂的光路也导致了稳定性差等问题。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出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，以期能将低温拉曼测量系统和常温拉曼系统集合在一起，实现大部分光路共用，从而极大的简化系统的复杂度，缩减成本，提升系统的稳定性和可靠性。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种高压常温和低温实验的共聚焦拉曼系统的特点包括：激发模块、常温成像模块、低温成像模块、信号收集模块；