[发明专利]基于数字微镜阵列的便携式拉曼检测仪以及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光谱检测仪，尤其是一种基于数字微镜阵列的便携式拉曼检测仪以及检测方法。

背景技术

拉曼光谱检测技术是使用激光得到物质分子层面的光谱信息，通过数据库对比分析待测物质的成分和浓度的技术，在无损物性分析及鉴别上具有强大的能力。由于其快速、准确的检测性能和无需样品制备、适于现场使用的特点，该技术目前已被广泛应用于食品安全检测、药品检验、毒品侦测、司法鉴定、珠宝鉴定和环境检测等领域。国外厂家如Thermo，Ocean Optics, B&W TEK等已推出了多款便携式拉曼光谱产品，被广泛应用于药厂的原料检测等方面。但这些产品的价格高，在国内市场上还难以推广。

目前的便携式拉曼检测仪中一般使用的是制冷型面阵背照式的CCD来检测样品发出的拉曼散射光，以得到高信噪比的拉曼能谱。但这种制冷型面阵背照式的CCD探测器的成本较高，这也是目前便携式拉曼检测仪价格居高不下的主要原因，同时面阵式CCD探测器由于制作工艺限制容易造成CCD响应不均匀性并对光谱检测带来的不利影响。

发明内容

本发明目的是：提供一种体积小，携带方便，信噪比高且成本低的基于数字微镜阵列的便携式拉曼检测仪。

本发明的技术方案是：一种基于数字微镜阵列的便携式拉曼检测仪，包括激光器，作为样品检测的激光光源；拉曼探头，用于传输激光束到样品，收集样品发出的拉曼散射光并传输到光谱仪；以及光谱仪，用于测量拉曼散射光中不同波长光的相对强度以获得拉曼光谱；其特征在于，所述光谱仪包括按照拉曼散射光的入射光路依次放置的入射狭缝、准直透镜、色散光栅、聚焦透镜一、数字微镜阵列、消色散光栅、聚焦透镜二以及单点探测器，该单点探测器将接收到的光信号转为电信号并传输至信号处理器。

优选地，所述数字微镜阵列包括数个微镜单元，所述微镜单元通过控制电路控制其偏转角度。

优选地，所述微镜单元包括平面反射镜、分别用于固定平面反射镜的悬臂以及与悬臂连接的电极板，控制电路通过改变电极板上的电压或电流来调节悬臂转动，同时该悬臂带动平面反射镜偏转角度。

优选地，在所述拉曼探头中、用于收集拉曼散射光的光路上设有一截止滤光片，用于过滤瑞利散射光。

优选地，所述激光器为半导体激光器，用于产生高功率、窄线宽的激光束。

一种基于数字微镜阵列的便携式拉曼检测仪检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）首先激光器产生高功率、窄线宽的激光束，然后通过拉曼探头照射在待测样品上，同时激发出该样品的拉曼散射光；

（2）拉曼探头收集部分拉曼散射光，同时通过一截止滤光片过滤拉曼散射光中的瑞利散射光；

（3）拉曼散射光通过入射狭缝进入光谱仪，入射拉曼散射光经准直透镜准直后照射到色散光栅上，色散光栅将复色光分解为不同波长的单色光，再经过聚焦透镜一会聚到数字微镜阵列不同位置的微镜单元上；

（4）微镜单元控制电路控制各个微镜单元的偏转角度，并采用阿达玛变换算法对照射到数字微镜阵列上的光进行编码；

（5）编码后的光经过消色散光栅和聚焦透镜二后，形成复色光会聚至单点探测器上；

（6）单点探测器将接收到的光信号转为电信号并传输至信号处理器，信号处理器对其进行阿达玛变换算法的解码，得到不同波长光的光谱信息，从而得到样品的拉曼光谱。

本发明的优点是：

1．采用基于数字微镜阵列的便携式拉曼检测仪，通过数字微镜阵列对光进行阿达玛变换编码，可以提高了该拉曼检测仪的信噪比，同时由于数字微镜阵列的尺寸小，相对的减小了该拉曼检测仪的体积。

．采用单点探测器取代传统拉曼检测仪中的制冷型面阵式CCD探测器，由于单点探测器的成本低，大大降低了拉曼检测仪的成本，同时避免了由于该制冷型面阵式CCD探测器响应不均匀带来的不利影响。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明微镜单元结构示意图；