[发明专利]拉曼信号探测系统以及方法

权利要求书

1.一种拉曼探头，其特征在于，包括第一透镜、第一滤光片、第二滤光片、第四透镜、第三滤光片、第四滤光片、第二透镜、光强探测单元；其中：激光从光纤传导进入拉曼探头后，由第一透镜将其变成平行光，然后经过第一滤光片对光谱进行纯化处理，经第二滤光片透射，最后由第四透镜将激光聚焦于被测样品；被测样品被激光激发后发生拉曼散射，散射光和反射光反方向进入拉曼探头由第四透镜收集，其中的拉曼散射光经第二滤光片反射和第三滤光片反射，透过与光路垂直的第四滤光片，再经由第二透镜会聚耦合进入光纤，非拉曼信号光由第三滤光片及第四滤光片构成的镜片组所阻挡抑制，因此不能到达第二透镜，其中被样品反射回来的激光由第三滤光片透射，进入光强探测单元；

所述光强探测单元包括：第三透镜、小孔以及光电转换器件，所述小孔处于第三透镜的焦点处；第三滤光片反射的激光经第三透镜聚焦，会聚后再经过小孔，通过小孔照射在光电转换器件上，被光电转换器件接收探测；

所述第二滤光片、第三滤光片为二色镜、平行设置且与光路成45°，第二滤光片、第三滤光片均高透射激光而高反射拉曼光。

2.一种拉曼探头，其特征在于，包括第一透镜、第一滤光片、第二滤光片、第四透镜、第三滤光片、第四滤光片、第二透镜、光强探测单元；其中：激光从光纤传导进入拉曼探头后，由第一透镜将其变成平行光，然后经过第一滤光片对光谱进行纯化处理，再依次经过与光路呈45°设置的第二滤光片反射、最后由第四透镜将激光聚焦于被测样品；被测样品被激光激发后发生拉曼散射，散射光和反射光反方向进入拉曼探头由第四透镜收集，其中的拉曼散射光透过第二滤光片，由第三滤光片反射，经过与光路垂直的第四滤光片，再经由第二透镜会聚耦合进入光纤，非拉曼信号光由第三滤光片及第四滤光片构成的镜片组所阻挡抑制，因此不能到达第二透镜，其中被样品反射回来的激光由第二滤光片透射和第三滤光片透射，进入光强探测单元；

所述光强探测单元包括：第三透镜、小孔以及光电转换器件，所述小孔处于第三透镜的焦点处；第三滤光片透射的激光经第三透镜聚焦，会聚后再经过小孔，通过小孔照射在光电转换器件上，被光电转换器件接收探测；

所述第二滤光片、第三滤光片为二色镜、平行设置且与光路成45°，第二滤光片高反射激光而高透射拉曼光，第三滤光片高透射激光而高反射拉曼光。

3.根据权利要求1-2任一项所述的拉曼探头，其特征在于，当被测样品不在所述拉曼探头的焦点处时，激光将通过光路会聚于小孔的前方或后方处，仅小部分光能通过小孔，样品离焦点越远，能通过小孔的反射光越少；仅当激光光斑正好聚焦于物体上时，反射的激光的光斑将通过光路会聚于小孔，几乎全部的反射光能将通过小孔，光电转换器件接收到的光强信号最大。

4.一种包含权利要求1-3任一项所述拉曼探头的拉曼信号探测系统，其特征在于，所述系统包括拉曼探头、数控位移样品台、控制器；所述拉曼探头安装于数控位移样品台上，拉曼探头与数控位移样品台可相对移动，所述拉曼探头的信号输出侧设有光强探测单元；所述光强探测单元的输出端连接至控制器，控制器驱动数控位移样品台改变测量距离，根据所述光强探测单元输出信号的变化判断测量距离是否最佳。

5.根据权利要求4所述的拉曼信号探测系统，其特征在于，所述数控位移样品台中设有位移调节装置和样品台，该位移调节装置是一种可在三维移动的精确调整装置，所述位移调节装置与拉曼探头以及样品台固定连接，拉曼探头能与样品台相对移动。

6.一种采用权利要求1所述拉曼探头的拉曼信号探测方法，其特征在于所述方法步骤如下：

a)将待测样品置于数控位移样品台上；

b)将拉曼探头置于数控位移样品台上方大于拉曼探头焦距处；

c)打开激光器输出一激光，经光纤进入拉曼探头，由第一透镜将其变成平行光，然后经过第一滤光片对光谱进行纯化处理，再经过第二滤光片透射，最后由第四透镜将激光聚焦于被测样品；

d)被测样品被激光激发后发生拉曼散射，散射光和反射光反方向进入拉曼探头由第四透镜收集，其中的拉曼散射光由第二滤光片反射，经第三滤光片及第四滤光片构成的镜片组，再经由第二透镜会聚耦合进入光纤；非拉曼信号光由第三滤光片及第四滤光片构成的镜片组所阻挡抑制，因此不能到达第二透镜，其中被样品反射回来的激光由第二滤光片低反射再经第三滤光片高透射后进入光强探测单元；

e)光强探测单元将信号输出到控制器，经控制器控制数控位移样品台移动，直至收集到的信号最大。