專利名稱：雙光程拉曼光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拉曼光譜技術(shù)，特別涉及提高激發(fā)光利用效率的雙光程拉曼光譜儀。
背景技術(shù)：
光照射到物質(zhì)上發(fā)生彈性散射和非彈性散射，彈性散射的散射光是與激發(fā)光波長相同的成分，非彈性散射的散射光有比激發(fā)光波長長的和短的成分，稱之為拉曼效應(yīng)；由于振動光譜是物質(zhì)分子的指紋，依據(jù)拉曼效應(yīng)制作的拉曼光譜儀可以用于準(zhǔn)確定性鑒別樣品。拉曼光譜的分析方法不需要對樣品進(jìn)行前處理，也沒有樣品的制備過程，避免了一些誤差的產(chǎn)生，并且在分析過程中操作簡便，測定時間短，靈敏度高，是一種可以對樣品同時進(jìn)行定性和定量的分析技術(shù)，具有極為廣泛的應(yīng)用前景。
現(xiàn)有技術(shù)的拉曼光譜儀，激發(fā)光射至樣品后對樣品激發(fā)，并采集樣品反射光及分子振動產(chǎn)生的散射光，對光譜進(jìn)行分析，得到含量及成分等定性、定量數(shù)據(jù)。由于激發(fā)光只對樣品激發(fā)一次，因而激發(fā)光的利用效率較低，激發(fā)能量利用不夠充分，對于超痕量成分的分析檢測達(dá)不到所期望的效果。因此，需要一種拉曼光譜儀，在不改變現(xiàn)有拉曼光譜儀光源的前提下，增加激發(fā)光的利用效率，充分利用激發(fā)能量，使其適用于超痕量樣品的檢測，并得到期望的效果，適用于國土安全，環(huán)境監(jiān)測，食品安全及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種雙光程拉曼光譜儀，在不改變現(xiàn)有拉曼光譜儀光源的前提下，增加激發(fā)光的利用效率，充分利用激發(fā)能量，使其適用于超痕量樣品的檢測，并得到期望的效果，適用于國土安全，環(huán)境監(jiān)測，食品安全及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。本發(fā)明的雙光程拉曼光譜儀，包括拉曼光譜儀本體和檢測頭組件，所述檢測頭組件包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的雙光路組件，雙光路組件至少包括沿激發(fā)光方向設(shè)置的一個凸透鏡和一個凹面鏡，所述凸透鏡與凹面鏡共焦，待檢測樣品位于凸透鏡與凹面鏡共焦點(diǎn)。進(jìn)一步，所述殼體設(shè)有用于取放樣品的取放口，取放口以可開合的方式設(shè)有用于遮光的密封蓋；進(jìn)一步，所述密封蓋以鉸接的方式設(shè)置于殼體形成門形結(jié)構(gòu)，密封蓋的封蓋尺寸大于取放口且與取放口的邊緣徑向外表面之間設(shè)有遮光墊；進(jìn)一步，所述殼體內(nèi)設(shè)有用于放置待檢測樣品并使待檢測樣品位于凸透鏡與凹面鏡共焦點(diǎn)的托架或托盤，所述托架或托盤至少在凸透鏡與凹面鏡共焦點(diǎn)透光；進(jìn)一步，所述托架或托盤固定連接于密封蓋可隨密封蓋開合而移出或放入；或者，所述托架或托盤固定設(shè)置于殼體內(nèi)；進(jìn)一步，所述托盤或托架為平滑凹槽形托盤，平滑凹槽形托盤的開口向上且其底部最低點(diǎn)位于凸透鏡與凹面鏡共焦點(diǎn)；進(jìn)一步，所述平滑凹槽形托盤內(nèi)表面為超疏水結(jié)構(gòu)；
進(jìn)一步，所述超疏水結(jié)構(gòu)表面生長有用于表面增強(qiáng)的自組裝納米材料；進(jìn)一步，激發(fā)光內(nèi)引入用于使待檢測樣品溶劑揮發(fā)的熱光；進(jìn)一步，所述殼體內(nèi)設(shè)有用于引入激發(fā)光并將拉曼信號光引出的二向色鏡。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的雙光程拉曼光譜儀，采用凸透鏡與凹面鏡相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，且待檢測樣品位于其共焦點(diǎn)，將激發(fā)過樣品的激發(fā)光反射后再次激發(fā)樣品，實(shí)現(xiàn)單光源雙光程激發(fā)，同時，也能在聚焦透鏡(凸透鏡)有效接收立體角內(nèi)收集到激光激發(fā)的樣品前向散射的拉曼光譜，在不改變現(xiàn)有拉曼光譜儀光源的前提下，增加激發(fā)光的利用效率，充分利用激發(fā)能量，使其適用于超痕量樣品的檢測，可在現(xiàn)場分析中實(shí)現(xiàn)超高靈敏度即測即顯示分析，可對超痕量樣品給出定性定量結(jié)果，并得到期望的效果，具有較低的成本，適用于國土安全，環(huán)境監(jiān)測，食品安全及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖I為本發(fā)明的原理示意圖；圖2為共焦點(diǎn)的樣品處放大圖；圖3為檢測頭組件縱向截面圖；圖4為圖3沿A向截面圖；圖5為圖4B處放大圖。
具體實(shí)施例方式圖I為本發(fā)明的原理示意圖，圖2為共焦點(diǎn)的樣品處放大圖，圖3為檢測頭組件縱向截面圖，圖4為圖3沿A向截面圖，圖5為圖4B處放大圖，如圖所示本實(shí)施例的雙光程拉曼光譜儀，包括拉曼光譜儀本體6和檢測頭組件，所述檢測頭組件包括外殼12和設(shè)置在外殼12內(nèi)的雙光路組件，雙光路組件至少包括沿激發(fā)光方向設(shè)置的一個凸透鏡I和一個凹面鏡2，當(dāng)然凸透鏡I可以是幾個，并不影響本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)；所述凸透鏡I與凹面鏡2共焦，待檢測樣品9位于凸透鏡I與凹面鏡2共焦點(diǎn)，光源7發(fā)射的激發(fā)光入射后經(jīng)過凸透鏡I聚光后對待檢測樣品9進(jìn)行激發(fā)，通過凹面鏡2反射聚焦后再次對待檢測樣品9進(jìn)行激發(fā)，實(shí)現(xiàn)激發(fā)光的二次利用，同時增強(qiáng)待測樣品9內(nèi)成分的拉曼效應(yīng)的信號光強(qiáng)。本實(shí)施例中，所述殼體12設(shè)有用于取放樣品的取放口 12a，取放口 12a以可開合的方式設(shè)有用于遮光的密封蓋15 ;方便樣品的放入，使用方便簡單。本實(shí)施例中，所述密封蓋15以鉸接的方式設(shè)置于殼體12形成門形結(jié)構(gòu)，如圖所示，密封蓋15 —側(cè)端部鉸接于殼體12，靈一側(cè)端部通過卡扣14扣接，形成遮光密封；密封蓋15的封蓋尺寸大于取放口 12a且與取放口 12a的邊緣徑向外表面之間設(shè)有遮光墊16，如圖所示，遮光墊16可采用橡膠等柔性材料；結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，并且易于定位，且通過遮光墊與外界遮光隔絕，利于檢測結(jié)果的的精確性。本實(shí)施例中，所述殼體12內(nèi)設(shè)有用于放置待檢測樣品9并使待檢測樣品9位于凸透鏡I與凹面鏡2共焦點(diǎn)的托架或托盤，所述托架或托盤至少在凸透鏡I與凹面鏡2共焦點(diǎn)透光；本實(shí)施例中，可使托架或托盤整體透明，以減小對激發(fā)光的干擾。本實(shí)施例中，所述托架或托盤固定連接于密封蓋15可隨密封蓋15開合而移出或放入，如圖所示，托架或托盤通過連接架13固定連接于密封蓋15 ;方便樣品的取出和放入，操作簡單，同時，利用密封蓋15的方位實(shí)現(xiàn)托盤或托架的固定定位，將待檢測樣品9放置于共焦處實(shí)現(xiàn)雙光程激發(fā)；或者，所述托架或托盤固定設(shè)置于殼體內(nèi)；具有較穩(wěn)定的定位效果，并且不會隨著設(shè)備的長周期使用而影響定位精度。本實(shí)施例中，所述托盤或托架為平滑凹槽形托盤3，平滑凹槽形托盤3的開口向上且其底部最低點(diǎn)位于凸透鏡I與凹面鏡2共焦點(diǎn)，本實(shí)施例采用半球形結(jié)構(gòu)托盤，類似于碗形；將被檢測樣品9置于平滑凹槽形托盤后利用重力作用直接位于底部最低點(diǎn)，具有自動定位的效果，提高工作效率。本實(shí)施例中，所述平滑凹槽形托盤3內(nèi)表面為超疏水結(jié)構(gòu)，可以是直接表面處理形成還可以是增加超疏水膜；采用超疏水結(jié)構(gòu)，使水溶液類樣品形成近似球狀，增大暴露于空氣中的表面積，不但使溶劑易于揮發(fā)，實(shí)現(xiàn)提純；并且較為集中的位于底部，樣品中的成 分集中，利于提高對痕量和超痕量成分的檢測精確度。本實(shí)施例中，所述超疏水結(jié)構(gòu)表面生長有用于表面增強(qiáng)的自組裝納米材料10，如本實(shí)施例中，自組裝有金、銀、銅納米材料等能產(chǎn)生表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)的金屬，均位于超疏水膜以Ag的增強(qiáng)效應(yīng)為最佳；最外層的自組裝納米材料層外表面還可修飾有用于分離富集及識別樣品自組裝分子膜；制作時，使其兼有分離富集和內(nèi)參比功能，形成配套高靈敏度和高可靠性的SERS基底。本實(shí)施例中，光源7發(fā)射的激發(fā)光內(nèi)引入用于使待檢測樣品9溶劑揮發(fā)的熱光，熱光即能加熱使水溶劑蒸發(fā)的光；本實(shí)施例中采用紅外光作為熱光，利用紅外光使待檢測樣品揮發(fā)從而使成分提高相對含量，利于檢測的進(jìn)行并使結(jié)果精確。本實(shí)施例中，所述殼體12內(nèi)設(shè)有用于引入激發(fā)光并將拉曼信號光引出的二向色鏡4，簡化結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步利于攜帶；如圖所示二向色鏡4反射的拉曼光信號通過一個凸透鏡5進(jìn)入拉曼光譜儀本體，進(jìn)行光譜分析；如圖所示，位于二向色鏡4和凸透鏡5之間設(shè)有陷波濾波器，其目的是消除激發(fā)光源對拉曼信號的影響。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種雙光程拉曼光譜儀，其特征在于包括拉曼光譜儀本體和檢測頭組件，所述檢測頭組件包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的雙光路組件，雙光路組件至少包括沿激發(fā)光方向設(shè)置的一個凸透鏡和一個凹面鏡，所述凸透鏡與凹面鏡共焦，待檢測樣品位于凸透鏡與凹面鏡共焦點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙光程拉曼光譜儀，其特征在于所述殼體設(shè)有用于取放樣品的取放口，取放口以可開合的方式設(shè)有用于遮光的密封蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙光程拉曼光譜儀，其特征在于所述密封蓋以鉸接的方式設(shè)置于殼體形成門形結(jié)構(gòu)，密封蓋的封蓋尺寸大于取放口且與取放口的邊緣徑向外表面之間設(shè)有遮光墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙光程拉曼光譜儀，其特征在于所述殼體內(nèi)設(shè)有用于放置待檢測樣品并使待檢測樣品位于凸透鏡與凹面鏡共焦點(diǎn)的托架或托盤，所述托架或托盤至少在凸透鏡與凹面鏡共焦點(diǎn)透光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙光程拉曼光譜儀，其特征在于所述托架或托盤固定連接于密封蓋可隨密封蓋開合而移出或放入；或者，所述托架或托盤固定設(shè)置于殼體內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的雙光程拉曼光譜儀，其特征在于所述托盤或托架為平滑凹槽形托盤，平滑凹槽形托盤的開口向上且其底部最低點(diǎn)位于凸透鏡與凹面鏡共焦點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙光程拉曼光譜儀，其特征在于所述平滑凹槽形托盤內(nèi)表面為超疏水結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙光程拉曼光譜儀，其特征在于所述超疏水結(jié)構(gòu)表面生長有用于表面增強(qiáng)的自組裝納米材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙光程拉曼光譜儀，其特征在于激發(fā)光內(nèi)引入用于使待檢測樣品溶劑揮發(fā)的熱光。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙光程拉曼光譜儀，其特征在于所述殼體內(nèi)設(shè)有用于引入激發(fā)光并將拉曼信號光引出的二向色鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙光程拉曼光譜儀，包括拉曼光譜儀本體和檢測頭組件，檢測頭組件包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的雙光路組件，雙光路組件至少包括沿激發(fā)光方向設(shè)置的一個凸透鏡和一個凹面鏡，凸透鏡與凹面鏡共焦，待檢測樣品位于凸透鏡與凹面鏡共焦點(diǎn)；本發(fā)明將激發(fā)過樣品的激發(fā)光反射后再次激發(fā)樣品，實(shí)現(xiàn)單光源雙光程激發(fā)，在不改變現(xiàn)有拉曼光譜儀光源的前提下，增加激發(fā)光的利用效率，充分利用激發(fā)能量，使其適用于超痕量樣品的檢測，可在現(xiàn)場分析中實(shí)現(xiàn)超高靈敏度即測即顯示分析，可對超痕量樣品給出定性定量結(jié)果，并得到期望的效果，具有較低的成本，適用于國土安全，環(huán)境監(jiān)測，食品安全及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。
文檔編號G01N21/65GK102890077SQ20121035847
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者胡建明, 葉娜, 崔玉廷 申請人:胡建明