[发明专利]全深度远端扫描的拉曼光谱仪

说明书

本发明公开一种全深度远端扫描的拉曼光谱仪，其包括照明单元，其用于输出近红外光照射样品上；空间光调制单元，其位于所述照明单元的输出端，对样品上散射的拉曼光进行光斑大小进行选择以输出不同深度的拉曼光谱；光谱收集单元，其位于所述空间光调制单元输出端，用于对不同深度的拉曼光谱进行收集和数据处理，输出不同深度的拉曼光谱电信号。本发明提供的拉曼光谱仪，无需移动样品的平台进行扫描，可远端式扫描，有利于拉曼光谱仪在内窥成像中的探头设计。

技术领域

本发明涉及法医刑侦和生物医学领域，更具体地说，本发明涉及一种全深度远端扫描的拉曼光谱仪。

背景技术

拉曼光谱仪在食品检测、石油检测、物质分析、法医刑侦以及生命安全等诸多领域都具有重要的应用前景。拉曼光谱仪最早被应用于物质成分的分析，随着技术的进步，显微成像拉曼光谱仪的出现，使得拉曼光谱仪的应用范围拓宽至成像领域。

最早的显微拉曼成像光谱仪是基于点扫描方式的，由于拉曼散射属于非弹性散射，其信号相对于瑞利散射呈数量级的衰减，所以拉曼光谱信号单个光谱的探测时间就在毫秒量级，成像级拉曼光谱仪需要对成像区域进行点扫描成像，所以获得单幅拉曼图像需要在X-Y-Z三个方向添加机械扫描结构，使得拉曼成像系统中样品探测端结构复杂，机械尺寸大，难以应用于在体内窥成像。

随后发展起来的线扫拉曼光谱仪用柱面镜代替显微物镜，在X-Y方向利用线扫描替代了点扫描，使得样品端的机械扫描机构减少，简化了样品臂的机械设计，然而在深度方向仍然需要电动位移平台实现深度扫描。

空间偏移型拉曼光谱仪利用光纤或锥透镜将光入射到样品的不同深度，通过在横向上设置多个光纤探头实现一次全深度的拉曼光谱探测，这种探测方式通过入射光纤以一定的入射角入射到样品中，将接收光纤偏离入射光纤一定的横向距离实现一定深度范围内的拉曼光谱的探测，该方法无法探测全深度范围内的拉曼光谱，并且光纤之间的串扰导致系统的分辨率相对较差。

所以总体来看，目前拉曼光谱仪的深度扫描仍然依赖于在样品臂对电机的精确控制，在内窥成像中，样品无法移动，所以深度扫描只能通过控制显微物镜实现，这就需要实现对显微物镜的精确控制，使得系统的光学设计以及机械设计复杂化，另外近端扫描式探头由于机械扫描结构的存在，使得探头的尺寸相应地增大，不利于其在内窥成像领域的应用。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种全深度远端扫描的拉曼光谱仪，无需移动样品的平台进行扫描，可远端式扫描，有利于拉曼光谱仪在内窥成像中的探头设计。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供一种全深度远端扫描的拉曼光谱仪，其包括：

照明单元，其用于输出近红外光照射样品上；

空间光调制单元，其位于所述照明单元的输出端，对样品上散射的拉曼光光斑大小进行选择以输出不同深度的拉曼光谱；

光谱收集单元，其位于所述空间光调制单元输出端，用于对不同深度的拉曼光谱进行收集和数据处理，输出不同深度的拉曼光谱电信号。

优选的是，所述照明单元包括依次设置的激光器和锥透镜，所述空间光调制单元包括依次设置的光调制器、第一透镜以及近红外反射式的衍射光栅；

其中，所述激光器产生的近红外光经所述锥透镜聚焦后照射到样品上；

样品上散射的拉曼光经所述锥透镜聚焦后输出至所述光调制器；

调节所述光调制器的孔径，获得与不同孔径对应的不同焦深处的拉曼光，经所述第一透镜聚焦后入射到所述衍射光栅上对应输出不同深度的拉曼光谱。

优选的是，所述照明单元还包括依次位于所述激光器和所述锥透镜之间的光束耦合组件、干涉滤光片以及瑞利滤光片；