可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置，屬于拉曼光譜【技術(shù)領(lǐng)域】。提出一種可精確連續(xù)調(diào)節(jié)共焦區(qū)域大小的顯微共焦拉曼光譜儀外光路裝置，裝置中的顯微物鏡采用變倍顯微物鏡，利用目鏡觀察對應(yīng)的共焦區(qū)域，通過調(diào)節(jié)變倍顯微物鏡來實現(xiàn)對共焦區(qū)域的目視精確連續(xù)調(diào)節(jié)。本實用新型由顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)可準(zhǔn)確觀察到由顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)的共焦區(qū)域范圍；利用變倍顯微物鏡可實現(xiàn)對顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)的共焦區(qū)域大小的連續(xù)調(diào)節(jié)。
【專利說明】可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及拉曼光譜【技術(shù)領(lǐng)域】，特指一種可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光拉曼光譜技術(shù)是基于拉曼散射效應(yīng)而發(fā)展起來的光譜分析技術(shù)，能得到物質(zhì)的分子振動、轉(zhuǎn)動信息，每種物質(zhì)分子都有其特定的特征拉曼譜峰，已廣泛應(yīng)用于物質(zhì)的鑒定、分子結(jié)構(gòu)研究。當(dāng)激發(fā)光照射到物質(zhì)上時會發(fā)生彈性散射和非彈性散射，散射光中除有與激發(fā)光波長相同的彈性成分(這部分光是瑞利散射光)以外，還有比激發(fā)光波長長的和短的成分(這部分光是拉曼散射光)。由于拉曼散射光強度很弱，比瑞利散射光強度小110?114倍。因此拉曼光譜儀的設(shè)計，必須能排除瑞利散射光，且靈敏度高，才能有效收集物質(zhì)的拉曼散射光譜。
[0003]激光顯微拉曼技術(shù)的出現(xiàn)使拉曼光譜儀的靈敏度和分辨率大大提高，激光顯微拉曼光譜儀是顯微技術(shù)和拉曼光譜技術(shù)的完美結(jié)合，采用顯微共焦方式來濾除雜散光。如申請?zhí)?01110288486.X、名稱為“一種顯微共焦拉曼光譜儀”的專利申請，采用現(xiàn)成的商業(yè)化顯微鏡模塊來實現(xiàn)對樣品的顯微觀察，再利用顯微模塊和針孔相結(jié)合的方式實現(xiàn)顯微共焦，達到提高拉曼光譜儀信噪比的目的。英國顯微拉曼光譜儀制造商雷尼紹公司生產(chǎn)的inVia Reflex型號激光顯微拉曼光譜儀，采用德國Ieica顯微鏡，標(biāo)配有5倍、20倍、50倍、100倍顯微物鏡，同樣采用顯微共焦模塊來減少雜散光，以實現(xiàn)高信噪比的目的。上述顯微共焦拉曼模塊采用物鏡旋轉(zhuǎn)臺來切換不同倍率顯微物鏡，顯微物鏡的放大倍率是固定的，通常為:5倍、10倍、20倍、50倍和100倍。雖然通過更換固定倍率的顯微物鏡可實現(xiàn)對不同大小樣品的微區(qū)拉曼分析，但存在一些缺陷:(I)顯微物鏡的放大倍率是非連續(xù)的，無法對樣品微區(qū)連續(xù)放大觀察。(2)顯微共焦光路收集拉曼光譜信號的共焦區(qū)域范圍大小調(diào)節(jié)是非連續(xù)的。(3)共焦針孔的調(diào)節(jié)或更換僅憑個人經(jīng)驗和感覺，如果共焦針孔直徑過大，會有更多的瑞利散射信號和雜散光進入光柵光譜儀；如果共焦針孔過小，則有一部分微弱拉曼信號被擋在共焦針孔外面，兩種情況都會造成信噪比的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種可精確連續(xù)調(diào)節(jié)共焦區(qū)域大小的顯微共焦拉曼光譜儀外光路裝置(裝置中的顯微物鏡采用變倍顯微物鏡)，利用目鏡觀察對應(yīng)的共焦區(qū)域，通過調(diào)節(jié)變倍顯微物鏡來實現(xiàn)對共焦區(qū)域的目視精確連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置，包括顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)、顯微拉曼激光激發(fā)光路子系統(tǒng)、顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)；三個光路子系統(tǒng)按照光路順序依次連接而成，構(gòu)成T型常見顯微共焦結(jié)構(gòu)。
[0007]可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置中設(shè)置有樣品臺，待測樣品放置在水平放置的樣品臺上，該樣品臺在X，y, Z三個方向可調(diào)；其中所述的顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)垂直于水平放置的樣品臺，用于精確定位待測樣品目標(biāo)微區(qū)和選擇合適共焦目標(biāo)微區(qū)大小，包括變倍顯微物鏡、鏡筒透鏡、觀察針孔、目鏡和白光照明光源組成；沿垂直于水平樣品臺方向，由下至上依次配置變倍顯微物鏡、鏡筒透鏡、觀察針孔和目鏡，白光照明光源位于水平樣品臺左上方；
[0008]其中所述的顯微拉曼激光激發(fā)光路子系統(tǒng)，用于將激光精確聚焦到待測樣品的目標(biāo)微區(qū)表面中央，包括激光器、激光擴束器、全反射鏡1、全反射鏡I1、凹陷濾光片1、全反射鏡III和變倍顯微物鏡；激光器位于顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)右側(cè)下方，激光器水平向左放置，在激光器出射光路上水平方向依次配置激光擴束器、全反射鏡1、沿全反射鏡I反射方向放置的全反射鏡I1、沿全反射鏡II反射方向放置的凹陷濾光片1、沿凹陷濾光片I光路反射方向放置的全反射鏡III和全反射鏡III下方放置的變倍顯微物鏡。
[0009]其中所述的顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)，用于將待測樣品目標(biāo)微區(qū)的拉曼信號收集并濾除絕大部分瑞利散射光后，聚焦進入共焦針孔，包括變倍顯微物鏡、全反射鏡II1、凹陷濾光片1、凹陷濾光片I1、聚焦透鏡和共焦針孔；沿垂直于水平樣品臺方向依次配置變倍顯微物鏡、全反射鏡II1、沿全反射鏡III反射方向依次配置的凹陷濾光片1、凹陷濾光片I1、聚焦透鏡和共焦針孔。
[0010]利用上述可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置獲取物質(zhì)的拉曼光譜信號的方法，按照下述步驟進行:(I)打開顯微鏡照明白光源，利用目鏡觀察樣品，上下調(diào)整樣品位置至清晰，水平調(diào)整樣品至待測微區(qū)位于目鏡視場中心。加入觀察針孔，調(diào)節(jié)變倍顯微物鏡，直到選定好最佳共焦區(qū)域。(2)打開激光器，激光通過顯微拉曼激光激發(fā)子系統(tǒng)精確聚焦到待測樣品表面，待測樣品被激光激發(fā)后產(chǎn)生拉曼散射光和瑞利散射光。(3)由顯微共焦拉曼信號收集光路子系統(tǒng)收集拉曼散射光和瑞利散射光，該子系統(tǒng)中的凹陷濾光片將瑞利散射光濾除，而拉曼散射光則被聚焦透鏡聚焦，進入光柵光譜儀的前置針孔，最后由光柵光譜儀獲取拉曼散射信號。
[0011]本實用新型的有益效果:
[0012]1.由顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)可準(zhǔn)確觀察到由顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)的共焦區(qū)域范圍。
[0013]2.利用變倍顯微物鏡可實現(xiàn)對顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)的共焦區(qū)域大小的連續(xù)調(diào)節(jié)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為一種可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中
1、激光器2、激光擴束器3、全反射鏡14、全反射鏡115、凹陷濾光片16、凹陷濾光片117、全反射鏡1118、變倍顯微物鏡9、樣品臺10、白光照明光源11、鏡筒透鏡12、觀察針孔13、目鏡
14、眼睛15、聚焦透鏡16、共焦針孔17、光柵光譜儀18、吸光裝置。
[0015]圖2為變倍顯微物鏡8的倍率為40倍(對應(yīng)焦距為4.5mm)時的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3為變倍顯微物鏡8的倍率為20倍(對應(yīng)焦距為9mm)時的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖4為變倍顯微物鏡8的倍率為13.3倍(對應(yīng)焦距為13.5mm)時的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。本實用新型的可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，按功能分為3個子系統(tǒng):顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)、顯微拉曼激光激發(fā)光路子系統(tǒng)、顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)。三個光路子系統(tǒng)按照光路順序依次連接而成，構(gòu)成T型常見顯微共焦結(jié)構(gòu)。
[0019]可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置中設(shè)置有樣品臺9，待測樣品放置在水平放置的樣品臺上，該樣品臺在X，y，Z三個方向可調(diào)。顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)垂直于水平樣品臺9，用于精確定位待測樣品目標(biāo)微區(qū)和選擇合適共焦目標(biāo)微區(qū)大小。沿垂直于水平樣品臺9方向，由下至上依次配置變倍顯微物鏡8、可移除全反射鏡7、鏡筒透鏡
11、觀察針孔12和目鏡13，白光照明光源10位于水平樣品臺9左上方；顯微拉曼激光激發(fā)光路子系統(tǒng)用于將激光精確聚焦到待測樣品的目標(biāo)微區(qū)表面中央。激光器I位于顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)右側(cè)下方，并且激光出射方向垂直于顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)。在激光器I的激光出射光路上水平方向，依次配置激光擴束器2、全反射鏡3、沿反射鏡3反射方向放置的全反射鏡4、沿全反射鏡4反射方向放置的凹陷濾光片5、沿凹陷濾光片5光路反射方向放置的全反射鏡7和全反射鏡7下方的變倍顯微物鏡8 ;顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)用于收集待測樣品目標(biāo)微區(qū)的拉曼信號并濾除絕大部分瑞利散射光后，聚焦進入共焦針孔16，該子系統(tǒng)由垂直于水平樣品臺的變倍顯微物鏡8、位于變倍顯微物鏡8正上方的全反射鏡7、沿全反射鏡7反射方向依次配置的凹陷濾光片5、凹陷濾光片6、聚焦透鏡15和光柵光譜儀前置共焦針孔16和光柵光譜儀17組成。
[0020]顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)用于觀察樣品表面及尋找目標(biāo)微區(qū)，使用時須移除全反射鏡7，利用白光照明光源10照射樣品9，被照明樣品9經(jīng)變倍顯微物鏡8和鏡筒透鏡11成像到觀察針孔12所在 平面，人眼14通過目鏡13，可對樣品表面微小結(jié)構(gòu)進行觀察。上下調(diào)節(jié)樣品9至清晰可見，水平調(diào)整樣品9，使待測目標(biāo)區(qū)域位于目鏡視場中央。加入觀察針孔12 (其直徑與共焦針孔16的直徑相同)，調(diào)整變倍顯微物鏡8的倍率，目鏡13的可視范圍隨著物鏡倍率的變化而放大或縮小，直至調(diào)整到目鏡13可見區(qū)域恰好為待測樣品目標(biāo)微區(qū)時為止。此時選定的區(qū)域即是顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)的最佳共焦區(qū)域范圍，實現(xiàn)對樣品表面微結(jié)構(gòu)的觀察定位，同時還可精確確定共焦區(qū)域的范圍。
[0021]顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)精確選取共焦區(qū)域原理如下:顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)和顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)共同使用變倍顯微物鏡8，鏡筒透鏡11和聚集透鏡15為同一型號透鏡，即:f鏡筒纖=故顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)和顯微共焦拉曼散射
光收集光路子系統(tǒng)光學(xué)成像的放大倍率相同(即:
【權(quán)利要求】
1.可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置，其特征在于包括顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)、顯微拉曼激光激發(fā)光路子系統(tǒng)、顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)；三個光路子系統(tǒng)按照光路順序依次連接而成，構(gòu)成T型常見顯微共焦結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置，其特征在于可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置中設(shè)置有樣品臺，其中所述的顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)垂直于水平放置的樣品臺，該樣品臺在X，1，z三個方向可調(diào)，用于精確定位待測樣品目標(biāo)微區(qū)和選擇合適共焦目標(biāo)微區(qū)大小，包括變倍顯微物鏡、鏡筒透鏡、觀察針孔、目鏡和白光照明光源組成；沿垂直于水平樣品臺方向，由下至上依次配置變倍顯微物鏡、鏡筒透鏡、觀察針孔和目鏡，白光照明光源位于水平樣品臺左上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置，其特征在于其中所述的顯微拉曼激光激發(fā)光路子系統(tǒng)，用于將激光精確聚焦到待測樣品的目標(biāo)微區(qū)表面中央，包括激光器、激光擴束器、全反射鏡1、全反射鏡I1、凹陷濾光片1、全反射鏡III和變倍顯微物鏡；激光器位于顯微共焦觀察光路子系統(tǒng)右側(cè)下方，激光器水平向左放置，在激光器出射光路上水平方向依次配置激光擴束器、全反射鏡1、沿全反射鏡I反射方向放置的全反射鏡I1、沿全反射鏡II反射方向放置的凹陷濾光片1、沿凹陷濾光片I光路反射方向放置的全反射鏡III和全反射鏡III下方放置的變倍顯微物鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可精確調(diào)節(jié)共焦區(qū)域的顯微共焦拉曼外光路裝置，其特征在于其中所述的顯微共焦拉曼散射光收集光路子系統(tǒng)，用于將待測樣品目標(biāo)微區(qū)的拉曼信號收集并濾除絕大部分瑞利散射光后，聚焦進入共焦針孔，包括變倍顯微物鏡、全反射鏡II1、凹陷濾光片1、凹陷濾光片I1、聚焦透鏡和共焦針孔；沿垂直于水平樣品臺方向依次配置變倍顯微物鏡、全反射鏡II1、沿全反射鏡III反射方向依次配置的凹陷濾光片1、凹陷濾光片I1、聚焦透鏡和共焦針孔。
【文檔編號】G01N21/65GK203824911SQ201320676795
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】范苑, 劉木華, 吳瑞梅, 艾施榮, 吳彥紅, 王曉彬, 嚴(yán)霖元 申請人:江西農(nóng)業(yè)大學(xué)