[实用新型]基于拉曼散射的测量区域温度实时控制系统

说明书

技术领域

本申请涉及拉曼测量技术领域，具体涉及一种基于拉曼散射的测 量区域温度实时控制系统。

背景技术

由于拉曼信号本身极弱，拉曼光谱仪一般使用激光器作为激发光 源，特别是对于紫外拉曼测量，由于物镜将光聚焦在10um²以下的极 小范围内，样品被照射的区域的能量密度极高，会造成样品局域温度 升高。例如：在《光谱学与光谱分析》2007年27卷第4期的《硅纳 米线拉曼光谱的研究》所提供的技术方案中，514nm的激光在2.5mW 的激光功率下即可使15nm直径的硅纳米线加热到600K以上。

激光的局域的热效应一方面会导致样品产生的拉曼测量信号偏 差，另一方面有可能会将样品烧坏。因此在拉曼测量过程中，对样品 测量区域的温度加以实时控制，可以有效的保证拉曼测量的准确性， 同时避免样品被烧坏。

对于现有技术中通常使用的控温手段，在10um²以下的极小范围 内实时监控样品的温度极其困难。例如用热电偶放置在样品的下方进 行测量，样品受激光加热区域极小，而拉曼测量的时间通常只有几分 钟甚至几十秒，样品在测量期间很难达到热平衡，并且即使达到热平 衡，由于温度梯度的存在，热电偶也无法准确测量出由激光加热引起 的实际局域温度变化。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种能通过较为准 确地测量出拉曼测量过程中极小范围的样品测量区域的温度，实现对 样品测量区域温度进行实时控制的基于拉曼散射的测量区域温度实时 控制系统。

本实用新型提供一种基于拉曼散射的测量区域温度实时控制系 统，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 量区域温度和所述控制温度，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。

本实用新型诸多实施例提供的基于拉曼散射的测量区域温度实时 控制系统通过采集拉曼散射中的斯托克斯分量信号和反斯托克斯分量 信号，并根据采集的信号计算出样品的测量区域温度，从而通过调节 连续可变衰减光学片实现对样品的测量区域温度的实时控制；

本实用新型一些实施例提供的基于拉曼散射的测量区域温度实时 控制系统通过陷波滤波片过滤散射信号得到斯托克斯分量信号和反斯 托克斯分量信号，并通过光谱仪采集斯托克斯分量信号和反斯托克斯 分量信号的光谱强度，从而较为精确的计算出样品的测量区域温度；

本实用新型一些实施例提供的基于拉曼散射的测量区域温度实时 控制系统通过计算机设置控制温度，并根据测量区域温度和控制温度 的比较结果驱动电动马达调节连续可变衰减光学片，提供了实时反馈 控制并可实时调节的控制机制。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描 述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一实施例提供的基于拉曼散射的测量区域温度 实时控制系统的结构示意图。

图2为图1所示基于拉曼散射的测量区域温度实时控制系统的测 量区域温度实时控制方法的流程图。

图3为图2所示测量区域温度实时控制方法中步骤S50的流程图。

图4为图2所示测量区域温度实时控制方法中步骤S70的流程图。

图5为图2所示测量区域温度实时控制方法中步骤S90的流程图。

图6为图5所示步骤S90的一优选实施方式的流程图。

图7为图2所示测量区域温度实时控制方法的优选实施方式的流 程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解 的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对 该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅 示出了与实用新型相关的部分。