[发明专利]一种具有低背景噪声的拉曼光谱采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及光谱分析仪器技术领域，尤其涉及一种具有低背景噪声的拉曼光谱采集系统。

背景技术

拉曼光谱是一种重要的分子光谱检测技术，具有显著的特点，包括：对样品不接触、无损检测，适合黑色样品和含水样品的检测，适应高温、低温和高压等恶劣的检测环境，光谱成像快速、简便、实时等。目前，拉曼光谱被广泛地应用于医学和药学、化学和材料科学、食品科学、环境保护、地质考古、刑侦鉴定等领域，成为一种可靠的检测方法。

拉曼光谱是基于拉曼散射效应的光谱检测技术，根据激发光照射到物质上发生光子与分子间能量交换而产生的非弹性散射，识别不同的物质分子结构，区分不同的物质分子。同时，结合不断发展的化学计量学方法，实现物质成分含量信息的准确测定，达到定性分析和定量检测的目标。

拉曼散射包括对应散射光子能量减小的斯托克斯散射和能量增大的反斯托克斯散射，根据Boltzmann分布律，斯托克斯散射的强度远大于反斯托克斯散射的强度，因此，拉曼光谱采集系统主要收集斯托克斯散射光束。然而，拉曼散射光的强度仅为激发光强度的10^-6倍，因而，传统拉曼光谱采集系统收集前向或者后向拉曼散射光束时易受以激发光束为主的强背景噪声干扰，造成拉曼光谱信息淹没在强背景噪声中。

发明内容

本发明提供了一种具有低背景噪声的拉曼光谱采集系统，本发明降低激发光束对拉曼光谱采集的干扰，提高了信噪比，详见下文描述：

一种具有低背景噪声的拉曼光谱采集系统，包括：连续激光器、第一滤光片、第一会聚透镜、平面反射镜、样品池、其特征在于，所述拉曼光谱采集系统还包括：第二会聚透镜、第三会聚透镜、第二滤光片、狭缝、分光器件和阵列式检测器，

所述连续激光器产生激发光束，所述第一滤光片为带通滤光片，用于滤除所述连续激光器本身的杂散光；

所述第一会聚透镜对激发光束进行会聚，通过所述平面反射镜转折激发光束，激发光束从所述样品池的上方垂直向下入射到样品中，在所述样品池处激发出拉曼散射光束；

所述样品池处的线状受激发区域通过所述第二会聚透镜、所述第三会聚透镜成像在所述狭缝处；

所述第二滤光片滤除夹杂在侧向拉曼散射光束中的激发光束和瑞利散射光束；

所述狭缝用于限制能够通过的侧向拉曼散射光束的宽度；所述分光器件用于对侧向拉曼散射光束进行分光，不同频率的侧向拉曼散射光束入射到所述阵列式检测器的不同位置；

所述阵列式检测器将所述侧向拉曼散射光束转换成电信号，采集得到拉曼光谱。

优选，所述激发光束从所述样品池的正上方垂直向下入射到样品中。

优选，所述样品池和所述狭缝呈物像共轭关系。

其中，所述第三会聚透镜的焦距不大于所述第二会聚透镜的焦距。

优选，所述线状受激发区域的高度与所述狭缝的高度相匹配。所述样品池位于所述第二会聚透镜的物方焦平面处，所述狭缝位于所述第三会聚透镜的像方焦平面处。

本发明提供的技术方案的有益效果是：相对于收集前向或者后向拉曼散射光束的传统拉曼光谱采集系统，收集侧向拉曼散射光束可以有效地降低激发光束对拉曼光谱采集的干扰，获得具有低背景噪声的拉曼光谱；同时，扩大产生拉曼散射光束的受激发区域，线状受激发区域的高度与狭缝高度相匹配，可以充分利用阵列式检测器检测面的有效范围，增大入射到检测器的拉曼散射光束的光通量，提高信噪比。

附图说明

图1为一种具有低背景噪声的拉曼光谱采集系统的结构示意图；

图2为样品池处受激发区域与狭缝相匹配的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：连续激光器；                     2：第一滤光片；

3：第一会聚透镜；                   4：平面反射镜；

5：样品池；                         6：第二会聚透镜；

7：第三会聚透镜；                   8：第二滤光片；

9：狭缝；                           10：分光器件；

11：阵列式检测器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。