一種拉曼光譜檢測系統(tǒng)和檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種拉曼光譜檢測系統(tǒng)和檢測方法，包括拉曼光譜檢測頭，其包括：遮光罩，包括狹縫和檢測鏡，狹縫用于令拉曼散射光出射至樣品，并令信號光射入，檢測鏡用于出射信號光；遮光罩內(nèi)還包括：激光線光源，用于發(fā)射線狀激光；過濾濾光片，用于過濾瑞利散射光；分束濾光片，用于將拉曼散射光反射至掃描鏡，并令信號光出射；掃描鏡，用于獲取均勻的線狀拉曼散射光；拉曼光譜檢測系統(tǒng)還包括：截止濾光片，用于進行截止濾光；鏡頭，用于收集信號光；長通濾光片，用于進行長通濾光；拉曼光譜儀，用于得到光信號；CCD，用于得到樣品的拉曼散射信息；處理器，用于對樣品進行分析。本發(fā)明能夠獲取樣品的拉曼線光譜信息和圖像信息。
【專利說明】一種拉曼光譜檢測系統(tǒng)和檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光學檢測領域，尤其涉及一種拉曼光譜檢測系統(tǒng)和檢測方法。
【背景技術】
[0002]拉曼散射是光通過介質時由于入射光與分子運動相互作用而引起的頻率發(fā)生變化的散射，拉曼光譜經(jīng)常用來表征分子的結構特征，也被稱為分子的“指紋譜”。拉曼光譜技術分析手段主要有傅里葉變換、高溫、共振、表面增強、共焦顯微、固體光聲等技術。拉曼光譜在許多領域有著廣泛的應用，尤其是其可以提供快速、簡單、無損、可重復的定性定量分析技術，無需繁瑣的前處理步驟，避免了對樣品的破壞，實現(xiàn)了篩查速度的快速化。當然拉曼技術也存在一些不足，如譜峰易重疊，易受儀器參數(shù)等因素的影響，當測定具有熒光性的物質時，會產(chǎn)生熒光干擾，拉曼效應太弱，約為入射光強的10_6倍。雖然納米技術的快速發(fā)展為拉曼光譜檢測提供了新的方向，但是借助于納米技術來增強拉曼信號較弱的限制還有待于深入的研究。
[0003]在現(xiàn)有技術中，只能利用拉曼技術進行點光譜檢測，由于拉曼信號比較微弱，且熒光背景信號比較強，因此雖然拉曼光譜對于物質的化學鍵識別具有很大的優(yōu)勢，但是往往由于檢測限不能達到標準方法，即氣相光譜及液相光譜測定的最低含量檢測限，導致在定量分析上還存在明顯的不足和劣勢。并且，拉曼光譜的檢測裝置較為復雜，對光路要求較高，且不便于移動，對拉曼檢測的實際應用造成了 一定的阻礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]本發(fā)明提供一種拉曼光譜檢測系統(tǒng)和檢測方法，以解決現(xiàn)有技術中拉曼技術只能進行點光譜檢測的技術問題。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種拉曼光譜檢測系統(tǒng)，包括拉曼光譜檢測頭，所述拉曼光譜檢測頭包括:
[0008]遮光罩，所述遮光罩包括狹縫和檢測鏡，所述狹縫用于令拉曼散射光出射至樣品，并令所述樣品表面產(chǎn)生的信號光射入，所述檢測鏡用于出射所述信號光；
[0009]所述遮光罩內(nèi)還包括:
[0010]激光線光源，用于發(fā)射線狀激光；
[0011]過濾濾光片，用于過濾所述線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光；
[0012]分束濾光片，用于將經(jīng)過所述過濾濾光片的拉曼散射光反射至掃描鏡，并令掃描鏡反射回的信號光通過所述檢測鏡出射；
[0013]掃描鏡，所述掃描鏡通過往復振動的方式反射經(jīng)過所述分束濾光片反射的拉曼散射光，以獲取均勻的線狀拉曼散射光，使其通過所述狹縫出射至樣品表面，并將經(jīng)狹縫射入的樣品表面產(chǎn)生的拉曼檢測的信號光反射至所述分束濾光片；[0014]所述拉曼光譜檢測系統(tǒng)還包括:
[0015]截止濾光片，用于將通過所述拉曼光譜檢測頭中檢測鏡出射的信號光進行截止濾光;
[0016]鏡頭，用于收集經(jīng)過截止濾光后的信號光；
[0017]長通濾光片，用于將鏡頭收集的信號光進行長通濾光；
[0018]拉曼光譜儀，用于接收經(jīng)長通濾光后的信號光，得到光信號；
[0019](XD，用于將所述光信號轉換為電信號，得到樣品的拉曼散射信息，并傳送至處理器；
[0020]處理器，用于根據(jù)所述樣品的拉曼散射信息對樣品進行分析。
[0021]進一步地，所述激光線光源和所述過濾濾光片之間還包括:
[0022]準直透鏡，用于將所述激光線光源發(fā)射的線狀激光準直匯聚為均勻的平行光。
[0023]進一步地，所述激光線光源為:
[0024]785nm激光線光源,最大輸出功率5w,最大輸出ImmX 20cm長的激光線。
[0025]進一步地，
[0026]所述激光線光源包括多個排成一排的激光點光源。
[0027]進一步地，
[0028]所述激光線光源中包括9個排成一排的激光點光源。
[0029]進一步地，
[0030]所述激光線光源、準直透鏡、過濾濾光片和分束濾光片依次分布在一條直線上；
[0031]所述掃描鏡、分束濾光片和檢測鏡依次分布在與所述直線垂直的另一條直線上；
[0032]所述掃描鏡和分束濾光片相互平行，分別與這兩條直線成45度夾角。
[0033]另一方面，本發(fā)明還提供一種拉曼光譜檢測方法，利用如上任一項所述的拉曼光譜檢測系統(tǒng)進行拉曼光譜檢測，包括:
[0034]通過激光線光源發(fā)射線狀激光；
[0035]利用過濾濾光片過濾所述線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光；
[0036]將過濾后的拉曼散射光利用分束濾光片反射至掃描鏡；
[0037]利用掃描鏡通過往復振動的方式反射所述拉曼散射光，得到均勻的線狀拉曼散射光，將均勻的線狀拉曼散射光通過遮光罩的狹縫出射至樣品表面；
[0038]令均勻的線狀拉曼散射光照射在樣品表面產(chǎn)生的拉曼檢測的信號光通過狹縫入射至掃描鏡，利用掃描鏡反射所述信號光經(jīng)分束濾光片后通過遮光罩上的檢測鏡出射；
[0039]將通過所述檢測鏡出射的信號光進行截止濾光；
[0040]通過鏡頭收集經(jīng)截止濾光后的信號光；
[0041]將鏡頭收集的信號光進行長通濾光；
[0042]利用拉曼光譜儀接收長通濾光后的信號光，得到光信號；
[0043]利用CCD將所述光信號轉換為電信號，得到樣品的拉曼散射信息；
[0044]利用處理器根據(jù)所述樣品的拉曼散射信息進行分析。
[0045](三)有益效果
[0046]可見，在本發(fā)明提供的拉曼光譜檢測系統(tǒng)和檢測方法中，將激光線光源、過濾濾光片、分束濾光片和掃描鏡集成于拉曼光譜檢測頭的遮光罩中，能夠對樣品進行快速移動檢測和信號采集。并且，本發(fā)明通過線狀激光對樣品進行檢測，解決了現(xiàn)有的拉曼檢測技術中只能進行點光譜檢測的技術問題，具有很高的應用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0048]圖1是本發(fā)明實施例拉曼光譜檢測系統(tǒng)的基本結構示意圖；
[0049]圖2是本發(fā)明實施例拉曼光譜檢測系統(tǒng)中拉曼光譜檢測頭的一個優(yōu)選結構示意圖；
[0050]圖3是本發(fā)明實施例拉曼光譜檢測方法的基本流程示意圖。
【具體實施方式】
[0051]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0052]本發(fā)明實施例首先提供一種拉曼光譜檢測系統(tǒng)，參見圖1，包括:拉曼光譜檢測頭I，拉曼光譜檢測頭包括:遮光罩2，遮光罩2包括狹縫3和檢測鏡4，狹縫3用于令拉曼散射光出射至樣品5，并令樣品5表面產(chǎn)生的信號光射入，檢測鏡4用于出射信號光；
[0053]遮光罩2內(nèi)還包括:
[0054]激光線光源6，用于發(fā)射線狀激光；
[0055]過濾濾光片7，用于過濾線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光；
[0056]分束濾光片8,用于將經(jīng)過過濾濾光片6的拉曼散射光反射至掃描鏡9,并令掃描鏡9反射回的信號光通過檢測鏡4出射；
[0057]掃描鏡9，掃描鏡9通過往復振動的方式反射經(jīng)過分束濾光片8反射的拉曼散射光，以獲取均勻的線狀拉曼散射光，使其通過狹縫3出射至樣品5表面，并將經(jīng)狹縫3射入的樣品5表面產(chǎn)生的拉曼檢測的信號光反射至分束濾光片8。
[0058]另外，系統(tǒng)還包括:截止濾光片10，用于將通過檢測鏡4出射的信號光進行截止濾光；鏡頭11，用于收集經(jīng)過截止濾光后的信號光；長通濾光片12，用于將鏡頭11收集的信號光進行長通濾光；拉曼光譜儀13，用于接收經(jīng)長通濾光后的信號光，得到光信號；CCD14，用于將光信號轉換為電信號，得到樣品5的拉曼散射信息，并傳送至處理器15 ;處理器15，用于根據(jù)樣品5拉曼散射信息對樣品5進行分析。
[0059]為了獲得更加均勻的線狀激光，優(yōu)選地，激光線光源6和過濾濾光片7之間還可以包括:準直透鏡16，見圖2，用于將激光線光源6發(fā)射的線狀激光準直匯聚為均勻的平行光。
[0060]優(yōu)選地,激光線光源6可以為:785nm激光線光源,其最大輸出功率為5w,激光輸出Imm (MAX) X 20cm長的激光線。
[0061]優(yōu)選地，激光線光源6可以通過多個排成一排的激光點光源來激發(fā)匯聚成線光源，其中，激光點光源的個數(shù)可以為9個。
[0062]優(yōu)選地，如圖2所示，激光線光源6、準直透鏡16、過濾濾光片7和分束濾光片8可以依次分布在一條直線上；而掃描鏡9、分束濾光片8和檢測鏡4可以依次分布在與上述直線垂直的另一條直線上；其中掃描鏡9和分束濾光片8相互平行，分別與這兩條直線成45度夾角。并且，由于掃描鏡9反射的拉曼散射光需要通過狹縫3出射到樣品5上，樣品5表面的信號光也需要通過狹縫3入射到掃描鏡9上，因此，掃描鏡9、狹縫3和樣品5也依次分布在一條直線上，掃描鏡9以與直線呈45度角為中心進行循環(huán)往復振動。
[0063]其中，本發(fā)明實施例中的拉曼光譜檢測系統(tǒng)在檢測樣品時，可以將樣品5置于二維平移樣品臺上，從而通過在二維方向移動樣品5對其整個表面進行二維激光線掃描，以獲取整個樣品表面的圖譜信息，得到更加全面精確的拉曼光譜檢測數(shù)據(jù)。
[0064]本發(fā)明實施例還提供一種拉曼光譜檢測方法，利用本發(fā)明實施例中任意一種拉曼光譜檢測系統(tǒng)進行拉曼光譜檢測，如圖3，包括:
[0065]步驟301:通過激光線光源發(fā)射線狀激光；
[0066]步驟302:利用過濾濾光片過濾所述線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光；
[0067]步驟303:將過濾后的拉曼散射光利用分束濾光片反射至掃描鏡；
[0068]步驟304:利用掃描鏡通過往復振動的方式反射所述拉曼散射光，得到均勻的線狀拉曼散射光，將均勻的線狀拉曼散射光通過遮光罩的狹縫出射至樣品表面；
[0069]步驟305:令均勻的線狀拉曼散射光照射在樣品表面產(chǎn)生的拉曼檢測的信號光通過狹縫入射至掃描鏡，利用掃描鏡反射所述信號光經(jīng)分束濾光片后通過遮光罩上的檢測鏡出射；
[0070]步驟306:將通過所述檢測鏡出射的信號光進行截止濾光；
[0071]步驟307:通過鏡頭收集經(jīng)截止濾光后的信號光；
[0072]步驟308:將鏡頭收集的信號光進行長通濾光；
[0073]步驟309:利用拉曼光譜儀接收長通濾光后的信號光，得到光信號；
[0074]步驟310:利用CCD將所述光信號轉換為電信號，得到樣品的拉曼散射信息；
[0075]步驟311:利用處理器根據(jù)所述樣品的拉曼散射信息進行分析。
[0076]可見，本發(fā)明實施例至少具有如下有益效果:
[0077]在本發(fā)明實施例提供的拉曼光譜檢測系統(tǒng)和檢測方法中，將激光線光源、過濾濾光片、分束濾光片和掃描鏡集成于拉曼光譜檢測頭的遮光罩中，能夠對樣品進行快速移動檢測和信號采集。并且，本發(fā)明實施例通過線狀激光對樣品進行檢測，解決了現(xiàn)有的拉曼檢測技術中只能進行點光譜檢測的技術問題，具有很高的應用價值。
[0078]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種拉曼光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括拉曼光譜檢測頭，所述拉曼光譜檢測頭包括: 遮光罩，所述遮光罩包括狹縫和檢測鏡，所述狹縫用于令拉曼散射光出射至樣品，并令所述樣品表面產(chǎn)生的信號光射入，所述檢測鏡用于出射所述信號光； 所述遮光罩內(nèi)還包括: 激光線光源，用于發(fā)射線狀激光； 過濾濾光片，用于過濾所述線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光； 分束濾光片，用于將經(jīng)過所述過濾濾光片的拉曼散射光反射至掃描鏡，并令掃描鏡反射回的信號光通過所述檢測鏡出射； 掃描鏡，所述掃描鏡通過往復振動的方式反射經(jīng)過所述分束濾光片反射的拉曼散射光，以獲取均勻的線狀拉曼散射光，使其通過所述狹縫出射至樣品表面，并將經(jīng)狹縫射入的樣品表面產(chǎn)生的拉曼檢測的信號 光反射至所述分束濾光片； 所述拉曼光譜檢測系統(tǒng)還包括: 截止濾光片，用于將通過所述拉曼光譜檢測頭中檢測鏡出射的信號光進行截止濾光； 鏡頭，用于收集經(jīng)過截止濾光后的信號光； 長通濾光片，用于將鏡頭收集的信號光進行長通濾光； 拉曼光譜儀，用于接收經(jīng)長通濾光后的信號光，得到光信號； CCD，用于將所述光信號轉換為電信號，得到樣品的拉曼散射信息，并傳送至處理器； 處理器，用于根據(jù)所述樣品的拉曼散射信息對樣品進行分析。
2.根據(jù)權利要求1所述的拉曼光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述激光線光源和所述過濾濾光片之間還包括: 準直透鏡，用于將所述激光線光源發(fā)射的線狀激光準直匯聚為均勻的平行光。
3.根據(jù)權利要求1所述的拉曼光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述激光線光源為: 785nm激光線光源,最大輸出功率5w,最大輸出ImmX 20cm長的激光線。
4.根據(jù)權利要求1所述的拉曼光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述激光線光源包括多個排成一排的激光點光源。
5.根據(jù)權利要求4所述的拉曼光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述激光線光源中包括9個排成一排的激光點光源。
6.根據(jù)權利要求2所述的拉曼光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于: 所述激光線光源、準直透鏡、過濾濾光片和分束濾光片依次分布在一條直線上； 所述掃描鏡、分束濾光片和檢測鏡依次分布在與所述直線垂直的另一條直線上； 所述掃描鏡和分束濾光片相互平行，分別與這兩條直線成45度夾角。
7.一種拉曼光譜檢測方法，其特征在于，利用如權利要求1至6中任一項所述的拉曼光譜檢測系統(tǒng)進行拉曼光譜檢測，包括: 通過激光線光源發(fā)射線狀激光； 利用過濾濾光片過濾所述線狀激光中的瑞利散射光，剩余拉曼散射光； 將過濾后的拉曼散射光利用分束濾光片反射至掃描鏡； 利用掃描鏡通過往復振動的方式反射所述拉曼散射光，得到均勻的線狀拉曼散射光，將均勻的線狀拉曼散射光通過遮光罩的狹縫出射至樣品表面；令均勻的線狀拉曼散射光照射在樣品表面產(chǎn)生的拉曼檢測的信號光通過狹縫入射至掃描鏡，利用掃描鏡反射所述信號光經(jīng)分束濾光片后通過遮光罩上的檢測鏡出射； 將通過所述檢測鏡出射的信號光進行截止濾光； 通過鏡頭收集經(jīng)截止濾光后的信號光； 將鏡頭收集的信號光進行長通濾光； 利用拉曼光譜儀接收長通濾光后的信號光，得到光信號； 利用CCD將所述光信號轉換為電信號，得到樣品的拉曼散射信息； 利用處理器根 據(jù)所述樣品的拉曼散射信息進行分析。
【文檔編號】G01N21/65GK104020153SQ201410267820
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權日:2014年6月16日
【發(fā)明者】彭彥昆, 趙娟 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學