[实用新型]一种高压原位测量拉曼系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种拉曼系统，尤其涉及一种用于在金刚石对顶砧(DAC)中进行高压原位测量的拉曼系统。 

背景技术

传统的拉曼系统对样品常温常压下的拉曼光谱测量技术已经比较成熟，而对高压(几十至几百万大气压)下样品的拉曼光谱测量比较困难。这是由于高压研究中样品是装在金刚石对顶砧里面，所用的样品量很少(微米级)，而且金刚石有吸收并可产生荧光背底。要获得样品高压下质量高的拉曼谱，对拉曼系统有一些特殊要求：激光聚焦光斑必须足够小；对荧光和杂散光的抑制能力要强；光谱仪要具备很高的分辨率；对样品状态的监测直观方便等。传统的商用拉曼谱仪很难同时满足上述要求，因而获取样品高压下拉曼光谱的测量很困难。 

实用新型内容

为了克服高压拉曼测试环境中杂散信号干扰大，荧光背底高以及低波数信号测量困难的问题，本实用新型提供了一种简单有效的高压原位测量拉曼系统，其包括激光光源、激光传输光路、拉曼信号的激发、收集和传输光路、显微观察光路以及拉曼信号的探测和处理设备，其中，在拉曼信号的激发、收集和传输光路中使用空间滤波器和全息陷波滤波器。系统中，高压装置为金刚石对顶砧；激光光源为发出波长为488纳米或514.5纳米激光的氩离子激光器；空间滤波器包括 两个相同型号的消色差透镜和置于它们中心处的共焦针孔；显微成像观察光路包括白光光源、半透半反镜、聚光透镜、摄像头以及显示屏；拉曼信号的探测和处理设备包括光谱仪、CCD探测器和计算机。 

本实用新型的高压原位测量拉曼系统具有很高的三维分辨能力，可对一些样品做光学切片。本实用新型不仅为拉曼光谱在高压科学中应用拓展了渠道，而且提供了一种分析层状样品的测试手段，具有很好的应用前景。 

附图说明

图1为本实用新型的拉曼系统的设计原理图。 

图2为本实用新型的拉曼系统中空间滤波器的设计原理图。 

图3为使用本实用新型的拉曼系统得到的HfO₂的高压拉曼谱。 

图4为使用本实用新型的拉曼系统得到的Gd₂O₃的拉曼谱。 

图5为使用本实用新型的拉曼系统得到Dy₂O₃的拉曼谱。 

图6为使用本实用新型的拉曼系统得到的不同压力下Nd₂O₃的拉曼谱。 

具体实施方式

为了使本领域技术人员可以更清楚的了解本实用新型，下面结合附图通过具体实施方式对本实用新型做进一步说明。 

为了克服高压拉曼测试环境中杂散信号干扰大，荧光背底高以及低波数信号测量困难等问题，本实用新型提供了一种高压原位拉曼光谱测量仪，包括激光传输光路、拉曼信号的激发、收集和传输光路、显微成像观察光路以及拉曼信号的探测和处理设备，其中在拉曼信号的收集和传输光路中引进了空间滤波器和全息 陷波滤波器，克服了荧光背底和杂散信号的干扰。 

如图1所示，本实用新型的高压原位拉曼系统1包括以下几个部分： 

1.激光光源和激光传输光路 

激光传输光路是指激光器出口至复合物镜这一段光路。激光光源2采用氩离子激光器作为激发光源，激发波长488纳米或514.5纳米。激光束经扩束器3扩束，使发散角减小，光斑直径增加，然后经反射镜4变向垂直入射进带通滤波器(band pass filter)5，出射激光经复合物镜6聚焦到高压装置7中的样品上。 

2.拉曼信号的激发、收集和传输光路 

拉曼信号的激发、收集和传输光路是指复合物镜6至光谱仪入口狭缝这一部分光路，其中包括复合物镜6、空间滤波器8和全息陷波滤波片9。激光经复合物镜6聚焦在高压装置7中的样品上，激发出拉曼散射光。散射光经由同一复合物镜6收集后变为平行光，然后经由空间滤波器8滤除杂散信号后被聚光透镜10聚焦至光谱仪11入口狭缝。空间滤波器8是由两个相同型号的消色差透镜和置于它们中心处的共焦针孔构成，用以滤除荧光背底和杂散光。光路中采用的全息陷波滤波片9可以消除瑞利散射。