[发明专利]基于拉曼散射的测量区域温度实时控制系统和方法

权利要求书

1.一种基于拉曼散射的测量区域温度实时控制方法，其特征在于，采用基于拉曼散射的测量区域温度实时控制系统进行，所述系统包括光源、连续可变衰减光学片、拉曼光谱仪、样品台和控制单元；

所述连续可变衰减光学片设置在所述光源和所述拉曼光谱仪之间，用于衰减所述光源产生的光信号；

所述拉曼光谱仪与所述控制单元连接，用于将所述光信号聚焦至所述样品台上的样品以发生散射，采集所述散射中的斯托克斯分量信号和反斯托克斯分量信号，根据所述采集的信号计算出所述样品的测量区域温度并发送至所述控制单元；所述散射至少包括拉曼散射；

所述控制单元与所述连续可变衰减光学片连接，用于比较所述测量区域温度和控制温度，并根据比较结果控制所述连续可变衰减光学片对所述光信号进行调节；

所述拉曼光谱仪包括陷波滤波片、物镜和光谱仪；

所述陷波滤波片用于将所述光信号反射向所述物镜，对物镜收集的散射信号进行过滤，得到所述斯托克斯分量信号和反斯托克斯分量信号；

所述物镜设置在所述陷波滤波片和所述样品台之间，用于将所述光信号聚焦至所述样品台上的样品，使所述光信号与所述样品发生散射，并收集散射信号；所述散射至少包括拉曼散射；

所述光谱仪与所述控制单元连接，用于接收所述陷波滤波片过滤得到的斯托克斯分量信号和反斯托克斯分量信号，分别采集所述斯托克斯分量信号和反斯托克斯分量信号的光谱强度，根据所述采集的光谱强度计算出所述样品的测量区域温度，并将所述测量区域温度发送至所述控制单元；

所述方法包括：

将光信号聚焦至样品台上的样品以发生散射；所述散射至少包括拉曼散射；

采集所述散射中的斯托克斯分量信号和反斯托克斯分量信号；

根据所述采集的信号计算出所述样品的测量区域温度；

比较所述测量区域温度和预先设置的控制温度，并根据比较结果控制连续可变衰减光学片对所述光信号进行调节；

其中，所述根据所述采集的信号计算出所述样品的测量区域温度包括：

分别采集所述斯托克斯分量信号和反斯托克斯分量信号的光谱强度；

根据所述采集的光谱强度计算出所述样品的测量区域温度。

2.根据权利要求1所述的测量区域温度实时控制方法，其特征在于，所述采集所述散射中的斯托克斯分量信号和反斯托克斯分量信号包括：

收集散射信号；

对所述散射信号进行过滤，得到所述斯托克斯分量信号和反斯托克斯分量信号。

3.根据权利要求1所述的测量区域温度实时控制方法，其特征在于，所述根据所述采集的光谱强度计算出所述样品的测量区域温度包括根据下列式计算得到所述样品的测量区域温度T：

其中，h为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，I_S为所述斯托克斯分量信号的光谱强度，I_as为所述反斯托克斯分量信号的光谱强度，v为所述光信号的频率，v_i为拉曼散射频移。

4.根据权利要求1所述的测量区域温度实时控制方法，其特征在于，所述比较所述测量区域温度和预先设置的控制温度，并根据比较结果控制连续可变衰减光学片对所述光信号进行调节包括：

比较所述测量区域温度和预先设置的控制温度，并根据比较结果输出对应的模拟信号至前置放大电路；

所述前置放大电路接收所述模拟信号并向电动马达输出对应的输出电压；

所述电动马达在所述输出电压的驱动下控制连续可变衰减光学片对所述光信号进行调节。

5.根据权利要求4所述的测量区域温度实时控制方法，其特征在于，所述比较所述测量区域温度和预先设置的控制温度，并根据比较结果输出对应的模拟信号至所述前置放大电路之前还包括：

设置控制温度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的测量区域温度实时控制方法，其特征在于，所述将光信号聚焦至样品台上的样品以发生散射之前还包括：

通过连续可变衰减光学片对光源产生的光信号进行衰减。