[发明专利]一种空间外差拉曼成像光谱仪的光路结构

说明书

本发明提出一种空间外差拉曼成像光谱仪的光路结构主要包括：准直透镜、聚焦透镜、第一拉曼滤光片、分束棱镜、两个楔形棱镜、两个闪耀光栅，第二拉曼滤光片、非球面透镜、成像透镜组，面阵探测器，载物台,扩束器和激光器。样品发出的拉曼光经过准直透镜、聚焦透镜和第一拉曼滤光片后被聚焦到干涉仪两臂的闪耀光栅上，之后再次经过分束棱镜合束获得空间外差拉曼干涉光，最后经过第二拉曼滤光片、非球面透镜和成像透镜组后被面阵探测器接收。本发明采用非球面透镜有效提高了面阵探测器每一帧外差拉曼干涉光的采集速度。本发明实现了被测样品表面各位置的拉曼光谱的快速测量，同时具有分辨率高、光通量大、测量波段范围宽等优点。

技术领域

本发明涉及光谱分析仪器技术领域，特别涉及一种空间外差拉曼成像光谱仪的光路结构。

背景技术

拉曼光谱技术是一种基于光与物质相互作用而产生的拉曼光散射光来进行无损快速检测的方法。入射激光照射至被测物后，会激发出与入射激光频率不抑制且频率在入射光附近的拉曼散射光。通过对该拉曼散射光进行分析，即可获得被测对象的分子体系相关信息。根据物体的分子结构或状态的区别，分子都有与其对应的特征拉曼光谱。拉曼光谱具有非破坏性、非侵入性、不用进行样品加工等优点，因此拉曼光谱已被广泛应用于化学、生物医学、食品安全、航空航天、环境保护等领域。例如，在生物医学领域，通过探测由于人体疾病所产生的组织、体液或者细胞等分子结构变化导致的拉曼光谱差异，可实现对人体疾病的在体或离体检测。

拉曼光谱仪是利用分析物质散射出来的拉曼光谱而了解被测量物质信息的一种光学检测仪器。拉曼光谱仪主要有：色散型拉曼光谱仪、傅里叶变换拉曼光谱仪和空间外差拉曼光谱仪。色散型的拉曼光谱仪需要非常小的狭缝才能获得较高的分辨率，所以色散型拉曼光谱仪无法获得较高的光通量；傅里叶变换拉曼光谱仪不需要入射狭缝，可以实现高通量特点，但是该种光谱仪需要使用运动部件获得光程差。空间外差拉曼光谱仪结合了色散型拉曼光谱仪和傅立叶变换拉曼光谱仪二者的优点，可同时实现无运动部件、高光通量、高分辨率和宽波段范围。但是在现有拉曼光谱仪技术中，均是采用聚焦的激光光斑照射在样品上，对样品上一个具体位置进行拉曼光谱测量；若需要对整个样品表面进行测量，则需要一个位置点接着一个位置点的进行逐点扫描，该方法的缺点是测量效率较低，不适合样品的全表面快速拉曼测量。

为了克服上述缺点，设计一种新的空间外差拉曼成像光谱仪的光路结构。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种分辨率高、光通量大、测量波段范围宽的空间外差拉曼成像光谱仪的光路结构。

本发明实施例中提供一种空间外差拉曼成像光谱仪的光路结构，其包括：前置成像系统：载物台、扩束器、激光器、准直透镜、聚焦透镜以及第一拉曼滤光片；干涉仪，所述干涉仪位于所述前置成像系统的后方，所述干涉仪包括分束棱镜、两个楔形棱镜、两个闪耀光栅；后置成像系统，所述后置成像系统位于所述干涉仪的下方，所述后置成像系统包括第二拉曼滤光片、非球面透镜、成像透镜组；接收系统，所述接收系统位于所述后置成像系统的下方，所述接收系统包括面阵探测器；所述载物台位于所述准直透镜的焦平面处用放置待检测物品且所述载物台用于沿着空间直角坐标系中的Y轴进行步进运动；沿所述准直透镜出射光线方向放置所述聚焦透镜，所述聚焦透镜用于实现待检测物品上的任一点聚焦到所述闪耀光栅上的唯一一点；沿所述聚焦透镜出射光线方向上放置所述第一拉曼滤光片，沿所述第一拉曼滤光片出射光线方向上放置所述分束棱镜，沿所述分束棱镜两出射光线方向上分别放置两个所述楔形棱镜，沿两个所述楔形棱镜出射光线方向上分别放置两个所述闪耀光栅，沿经所述分束棱镜返回光线方向放置所述第二拉曼滤光片，沿所述第二拉曼滤光片出射光线方向上放置所述非球面透镜，沿所述非球面透镜出射光线方向上放置所述成像透镜组且所述非球面透镜用于待检测物品的外差拉曼干涉光在空间直角坐标系中的Z轴方向上被压缩，最后沿着所述成像透镜组出射光线方向放置所述面阵探测器。

可选地，所述载物台步进运动的次数等于所述面阵探测器在空间直角坐标系中的X轴的像元数。