[发明专利]一种拉曼光谱探头

说明书

本发明提供了一种拉曼光谱探头，包括激光光源、二向色镜、微振动扫描镜、微透镜阵列、拉曼滤光片以及出射狭缝，所述激光光源发出的激发光束依次经过所述二向色镜、所述微振动扫描镜的反射后经过所述微透镜阵列照射在待测物品上，所述激发光束激发待测物品产生的拉曼散射信号依次经过所述微透镜阵列、所述微振动扫描镜、所述二向色镜后，经过所述拉曼滤光片滤光后透过所述出射狭缝射出。本发明采用微透镜阵列有效扩大探测样品面积，大大降低单汇聚点的激光功率密度；并通过微振动扫描镜实现大范围探测面内全覆盖的高效扫描采样，同时有效防止光束长时间照射的热富集，提高了对敏感材料检测的安全性以及结果的可靠性。

技术领域

本发明涉及拉曼探测技术领域，尤其涉及一种拉曼光谱探头。

背景技术

拉曼散射信号极其微弱，为瑞利散射信号的10^-6～10^-9量级，传统的拉曼光谱仪为了获得更高的激发信号，往往对测量结果的准确性进行妥协，将激光束集中在一个小点上，虽然提高了信号强度，但是也导致捕捉到的信息仅仅是样品的一小部分，尤其对于不均匀样品或稀疏样品而言，这种检测方式所获得的结果的可靠性大大降低。另外，极小的汇聚光斑必然导致局部激光功率密度增大，随着照射时间的曾超，热积累会导致样品被升温至分解的情况发生，特别是对于深色物质或者特定波段强吸收物质，轻则热辐射信号淹没光信号，重则有引燃或引爆某些危险物质的风险。

针对上述检测方式的缺陷，有人提出了光斑扫描技术，其基本原理是通过将高度聚焦的光斑按照一定的轨迹在样品表面进行快速扫描，在保持高分辨率的同时增大样品的扫描范围，可以大大改善非均质样品的拉曼检测结果，只需通过依次扫描即可段时间内获得样品的成分信息，从而提高灵敏度；并且，由于光斑的飞速扫描，单位面积上的激光平均功率大大降低，可以消除对样品的损伤以及点燃易爆性样品的可能。

海洋光学提出的专用于拉曼光谱的栅格环绕扫描技术(Raster OrbitalScanning，简称ROS)，通过将高度聚焦的光斑按照一定的轨道在样品表面快速扫描，大大改善了非均质样品的拉曼检测结果，可以在不损失分辨率的情况下提高5～10倍灵敏度；而且ROS的平均功率要求较低，消除了对样品的损伤以及引燃易爆性样品的可能。上述拉曼光谱仪的光斑扫描采样技术采用单点激光进行扫描，对于样品面上的单点的实际采样时间因扫描而被压缩到比较短，对于纯样品或浓度较高的样品，设备整体采样时间几乎不受影响，但对于稀疏样品则需要花费远高于纯样品所需的检测时间以获得足够高的拉曼光谱信号。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的拉曼光谱探头。具体地，本发明提供能够扩大视场检测范围、降低引燃或引爆深色敏感物质风险、提高采集效率的、结构简单的拉曼光谱探头。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种拉曼光谱探头，所述拉曼光谱探头包括激光光源、二向色镜、微振动扫描镜、微透镜阵列、拉曼滤光片以及出射狭缝，所述微透镜阵列位于所述拉曼光谱探头的探测入口处，所述出射狭缝位于所述拉曼光谱探头的出射端；所述激光光源发出的激发光束依次经过所述二向色镜、所述微振动扫描镜的反射后经过所述微透镜阵列照射在待测物品上，所述激发光束激发待测物品产生的拉曼散射信号依次经过所述微透镜阵列、所述微振动扫描镜、所述二向色镜后，经过所述拉曼滤光片滤光后透过所述出射狭缝射出；其中，所述微振动扫描镜包括反射镜和与所述反射镜连接的振动机构。

其中，所述振动机构包括柔性镜架和若干微型振动电机，所述反射镜固定在所述柔性镜架的第一面上，所述微型振动电机与所述柔性镜架传动连接。

其中，所述若干微型振动电机包括至少一个横向振动电机和至少一个纵向振动电机，所述横向振动电机与所述纵向振动电机的安装方向或振动方向相垂直。

其中，所述柔性镜架的相对两侧边中部设置各有一个第一偏摆轴，所述柔性镜架上设置有两个相对设置的U型槽，两个所述U型槽的两端之间形成第二偏摆轴，所述第二偏摆轴的延伸方向与所述第一偏摆轴的延伸方向相垂直。