[实用新型]一种集成化、可成像式便携激光拉曼光谱检测仪

说明书

技术领域

本实用新型属于便携式分析仪器技术领域，具体涉及一种采用激光拉曼光谱技术的集成度高、具有成像功能的便携式分析仪器。

背景技术

便携分析仪：便携分析仪通过高度集成化的工业设计、超高灵敏度的检测设备和高稳定性的检测器件的联合运用，将传统的实验室检测手段与大型设备转变成便携式且易于操作的微型化分析仪。其具有稳定性高、响应速度快、便于操作、易于携带、应变能力强等特点。便携分析仪在工程作业监控、安全检查、宝石勘探等领域有着广泛的应用前景。

激光拉曼光谱：激光拉曼光谱提供物质的分子层面上的信息，在鉴定物质成分、界定内部分子结构上，有着重大的应用。激光拉曼光谱具有多项技术特点：(1)激光拉曼是一种免标记的、可以实现组分分析的高信息量分析手段；(2)易于多项技术方法结合，激光拉曼光谱可以搭配其他的检测手段进行更加细致的定量分析，如原子力显微镜、质谱等。激光拉曼光谱结合表面增强拉曼散射技术(SERS)，甚至可以实现单分子水平的检测，使之能作为一种超高灵敏度的检测手段被广泛应用。

市场上的便携分析仪器所采用的分析方法呈多样化趋势。常见的便携式分析仪所应用的传感检测手段有很多，诸如半导体传感、电化学式传感、催化燃烧式传感、光电离式传感、光谱传感等。常见的便携分析仪应用的光谱传感手段有X射线荧光光谱、红外光谱、荧光光谱、拉曼光谱等。商品化的便携式拉曼光谱分析仪在国际市场上发展迅速，例如美国海洋公司公司的IDRaman mini光谱仪系列，以及BWTEK公司的NanoRam光谱仪系列。其便携式拉曼光谱分析仪的设计理念还是将小型化的拉曼光谱仪与光纤探头结合，并不能称为一体化的分析仪器。

对于可成像的便携式拉曼光谱检测仪，需要实现以下要求：

1.显微成像光路与拉曼光谱激发、采集光路一体化设计，减少众多器件带来的机械误差影响。

2.集成模块化设计。在保证仪器功能实现、高灵敏度的同时，集成模块化的设计提高了仪器自身的稳定性，提高了光学仪器本身严格要求的精密程度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种采用激光拉曼光谱技术的集成度高、具有成像功能的便携式分析仪器(实施例中所述仪器的典型尺寸为：长28cm，宽7cm，高19cm)。其由安装在仪器框架内的激光管(3)、机械位移模块、电机与光源供电模块(7)、集成光路模块(8)(包括搭载高分辨率CCD的成像光路与拉曼信号激发与收集光路)和高灵敏度微型光谱仪(5)五部分组成，以集成光路模块(8)中物镜竖直向上方向为仪器正常使用摆放位置。

机械位移模块由一部微型直流电机(6)和一个精细位移台(SIGMA KOKI公司TSDS-651S-M6精细位移台，位移范围13mm)(2)组成，微型直流电机(6)竖直固定在精细位移台(2)的侧面，集成光路模块(8)固定在精细位移台(2)上。微型直流电机(6)在旋转时，上方伸缩柱可以做范围为10mm的上下运动，在微型直流电机(6)的带动下，精细位移台(2)可以实现在竖直方向10mm范围内的精细位移调节，从而实现集成光路模块(8)中物镜在样品表面的聚焦。

其中，激光管(3)与微型光纤光谱仪(5)，可以使用统一的控制软件控制激光管的输出功率、点亮时间、光谱仪的积分时间等。

集成光路模块通过使用一片二向色分光镜(美国Semrock公司，型号FF776-Di01，工作范围：R>98％@450～764nm，T>88％@>789nm，其中R代表反射率，T代表透射率)将显微成像光路、激光拉曼光谱激发与采集光路集成在一起，并搭载在精细位移台之上使之能够随着精细位移台做整体上下对焦移动，形成集成度高、具备成像功能的激光拉曼光谱仪。