[发明专利]一种双通道微型拉曼光谱仪

说明书

本发明公开了一种双通道微型拉曼光谱仪，它包括顺次相连的近红外激光二极管或近紫外激光发射器、激光扩束准直镜、反激光但透激光和拉曼光的第一分束器、变焦或不变焦的柱面或球面物镜、反激光透拉曼的第二分束器、中继光学系统、狹縫、二只成谱透镜、线阵或面阵CCD或CMOS探测器、GPS、数据处理和无线收发系统。在激光通道对目标拍照並对准光轴及拉曼通道对样品作测量后，把数据无线发送到手机和云计算机作光谱分离、波峰寻找、谱库建立、物质识别等处理，快速得出结论。本发明体积小，携帶和使用方便，只要有互联网的地方都可看到测量结果，而敏度和分辨率都比同类产品高。

技术领域

本发明是一种拉曼光谱仪，特别是一种涉及现场测量各种残留物质的双通道微型拉曼光谱仪。

背景技术

拉曼光谱(Raman spectra)是一种散射光谱。1928年,C.V.Raman(拉曼)在做实验时发现，当光穿过透明介质被分子散射的光由于获取或损失能量会发生频率变化，这一现象称之为拉曼散射。在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率υ₀相同的成分称为瑞利散射；频率对称分布在υ₀两侧的谱线或光谱υ₀±υ称为拉曼散射或拉曼光谱，其中υ₀-υ的散射叫斯托克斯散射，容易发生,硏究较多；υ₀+υ的散射叫反斯托克斯散射，不易发生,硏究较少。任何物质由原子和分子组成，它们在不停的振动和转动，拉曼光谱分析法可用来探测物质分子的振动和转动谱，而分子的振动和转动谱是唯一的，相当于物质的指纹，因此通过拉曼光谱的分析可以准确的判别不同物质的成分，比一般的宽谱光谱仪要准确得多；并且拉曼光谱的位置不随激光波长和环境的变化而变化,具有唯一性；其应用范围遍及材料、化学、物理、生物和医学等几乎所有领域，对于定性分析、半定量分析和测定分子结构都有很大价值。但是拉曼光谱由于是散射光谱不是吸收光谱其灵敏度不高，若被测物质的散射截面在10^-27(cm²/melecule.srd)以下往往探测不到，因此现有的近红外和可见光拉曼光谱仪只能探测到眼睛看得见的毫克级的物质，对于眼睛看不见的微量物质则无法探测。此外，传统的拉曼都使用球面显微物镜，太小的焦点在探测爆炸品时会引爆；为了方便，它们都使用光纤耥合狹縫造成很大光能损失；在光谱仪中使用F数为4的很大的反射镜C-T结构，光通量很小；探测器为单元线阵CCD或CMOS,通过狹縫垂直方向的光能被白白浪费掉；仪器使用耗电的触摸屏(因不是计算机只能显示曲线不能作判读)或很大的笔记本，携帶和使用都很不方便；本发明的目的是要克服所有这些缺点。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明提供一种拉曼光谱仪，特别是一种涉及现场测量各种残留物质的双通道微型拉曼光谱仪。本发明的产品体积小，携帶和使用方便，只要有互联网的地方都可看到测量结果，而敏度和分辨率都比同类产品高。

本发明提供一种双通道微型拉曼光谱仪，其特征在于，包括顺次相连的近红外激光二极管或近紫外激光发射器、激光扩束准直器、反激光但透激光和拉曼光的第一分束器、变焦或不变焦的柱面或球面物镜、反激光透拉曼的第二分束器、中继光学系统、狹縫、二只成谱透镜、线阵或面阵CCD或CMOS探测器、GPS、数据处理和无线收发系统。所述的第一分束器的玻璃基板的中间部分1-10％区域涂反激光的高反射膜,但此膜透拉曼光,而其余90-99％区域涂透激光和拉曼光的增透膜,因此使第一分束器既反激光又透激光；所述的第二分束器反激光透拉曼光；所述的中继光学系统，把从目标上的照明点散射的激光和拉曼光成像到矩形狭缝上作直接耥合不用光纤作间接耥合；所述的成谱系统有二种，一种包括小F数的透镜、光栅和近红外或近紫外面阵CCD,另一种有转角度窄带可调谐滤光片或声光/液畾可调谐滤光片及光电倍增管或雪崩管；所述的无线数据传输系统将GPS、拉曼谱和激光图象传到手机和云计算机作激光图和拉曼谱显示、波峰定位、重迭峯分离、光谱库建立和物质识别等处理，得出正确的结果。