[发明专利]拉曼光谱检测中的荧光背景抑制系统及抑制方法

说明书

本发明涉及一种拉曼光谱检测中的荧光背景抑制系统及抑制方法。所述抑制系统包括拉曼激光器和编码孔径光纤拉曼光谱分析模块；在所述拉曼激光器的激发光输出端连接有激发光纤，在激发光纤的传输光路中依次设置有激发光纤准直镜、激发光纤耦合镜和窄带滤光片；在所述编码孔径光纤拉曼光谱分析模块的信号输入端连接有编码孔径光纤阵列，所述编码孔径光纤阵列外接收集光纤，在所述收集光纤的传输光路中依次设置有收集光纤准直镜、收集光纤耦合镜和高通拉曼滤光片；所述激发光纤与所述收集光纤在自由端汇聚成束后集结成拉曼信号激发/收集光纤探头；所述拉曼信号激发/收集光纤探头中的激发光纤位于轴心位置，收集光纤以激发光纤为中心密集排布。

技术领域

本发明涉及一种光谱检测技术，具体地说是一种拉曼光谱检测中的荧光背景抑制系统及抑制方法。

背景技术

拉曼光谱技术具有非接触、无损、快速准确等优点，在纯定性分析、高精度定量分析和测定分子结构等方面具有很大的应用价值，其应用范围涉及化学、物理学、生物学、材料、医学、文物和宝石等多种领域。然而，拉曼散射光的光强较弱，这是其本身固有的缺点。一般来说，拉曼散射光的光强约为入射光光强的10^-10，在拉曼光谱测量中，当用激光照射生物组织样品时，除了能激发出拉曼散射光外，还会同时激发出荧光，这种荧光会干扰拉曼光谱的辨析。尤其是在生物组织拉曼光谱测试中，对背景荧光的抑制效果的优劣，可直接影响生物组织成分分析评判的结果。

国内外学者提出了多种抑制荧光的方法和技术，时域抑制法，高频调制抑制法，移频激发差分拉曼光谱，光谱后处理中荧光背景去除法等。拉曼散射光的发生在时间上紧随激发光而产生，荧光的发射则在时间尺度上延后于拉曼散射光。时域抑制法利用克尔门控件或者光电倍增管、增强型CCD相机或单光子雪崩探测器(SPAD)等时间选通探测器实现荧光背景光的抑制。高频调制抑制法根据拉曼散射和荧光对高频信号的响应不同，通过对激发光高频率的调制与拉曼光谱信号的解调抑制荧光背景的影响。在一个相对较小的范围内，荧光光谱的分布特征几乎不会随着激发波的频率变化而产生较大的变化，拉曼光谱则紧密跟随激发光波的频率变化而表现出在以波长显示的拉曼谱的移动。因此，不同激发频率光所获得的光谱进行相减就可有效扣除基本相同的荧光背景，此类技术包括移频激发差分拉曼光谱(SERDS)，波长调制拉曼光谱法(WMRS)和差移拉曼光谱法(SSRS)等。移频激发差分拉曼光谱用两个波长相近的激发光激发，波长调制拉曼光谱法采用连续调制的激发波长与多通道锁定检测器，这两者都需要两个以上不同频率的激发光源。1998年Bell首次提出了SSRS方法，采用可微旋转位置的光栅，利用被测光谱落在检测单元空间上的细微的变化获得前光栅微转前后光谱的差分谱图，通过差分方法达到荧光背景抑制的目的。此种方法最大优点就是无需额外增加其它光学元件，系统简便，但需要通过两次测量来实现。

发明内容

本发明的目的就是提供一种拉曼光谱检测中的荧光背景抑制系统及抑制方法，以解决现有拉曼光谱检测中因荧光背景而导致分析结果的准确性降低的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种拉曼光谱检测中的荧光背景抑制系统，包括拉曼激光器和编码孔径光纤拉曼光谱分析模块；在所述拉曼激光器的激发光输出端连接有激发光纤，在激发光纤的传输光路中依次设置有激发光纤准直镜、激发光纤耦合镜和窄带滤光片；在所述编码孔径光纤拉曼光谱分析模块的信号输入端连接有编码孔径光纤阵列，所述编码孔径光纤阵列外接收集光纤，在所述收集光纤的传输光路中依次设置有收集光纤准直镜、收集光纤耦合镜和高通拉曼滤光片；所述激发光纤与所述收集光纤在自由端汇聚成束后，在自由端的端部集结成拉曼信号激发/收集光纤探头；所述拉曼信号激发/收集光纤探头中的激发光纤位于轴心位置，收集光纤以激发光纤为中心密集排布。

所述编码孔径光纤拉曼光谱分析模块包括：

准直镜，设置在所述编码孔径光纤阵列的出射光光路上，用于将编码孔径光纤阵列的输出光转换成平行光并以相同的入射角反射至光栅；