[发明专利]高分辨率拉曼光谱仪

说明书

本发明提供一种高分辨率拉曼光谱仪，包括：激光装置、双色镜、准直透镜、拉曼滤光片、聚焦透镜、干涉组件、扩束透镜组、二维色散组件和成像装置；激光装置发出激光光束后经过双色镜的反射和准直透镜的聚焦后对样品进行照射；发出散射光束，经准直透镜的准直后透过双色镜，再经拉曼滤光片的过滤和聚焦透镜的聚焦后进入干涉组件发生干涉效应后以梳状光束出射；梳状光束经过扩束透镜组的透射后进入二维色散组件中依次发生纵向色散和横向色散形成二维色散光束出射，在成像装置中进行成像，得到波长‑光强二维谱图。本发明提高了拉曼光谱仪的分辨率，解决了传统高分辨率色散型光谱仪体积较大，无法适应载荷要求较高的环境，结构不紧凑等问题。

技术领域

本发明涉及光谱分析仪器技术领域，特别涉及一种高分辨率拉曼光谱仪。

背景技术

当光照射物体上，会发生光的散射，绝大部分散射光频率不变，仅产生传播方向的变化，还有一小部分散射光的频率发生变化，这种频率会改变的散射现象称为拉曼散射。拉曼散射光的频移大小与分子的化学键相关，不同的分子键对应不同的拉曼峰。通过测定散射光相对于入射光的频移，可以确定被测物质的成分；分析拉曼峰的强度，可以确定组成成分的浓度。此外，拉曼散射检测法对样品要求极低，样品无需前期处理，无需取样，检测过程无接触，不损伤样品，检测速度快，便于现场检测。

色散型拉曼光谱仪利用光栅对拉曼光进行分光，得到波长-强度曲线，从而对物质进行成分分析。一般情况下单个光栅的色散能力不高，若想得到高分辨率的拉曼光谱仪，需要采用多级联光栅的形式，并且成像透镜焦距较长，这导致高分辨率拉曼光谱仪体积较大，无法适应对载荷有要求的环境。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种高分辨率拉曼光谱仪，通过将平行平板与光栅相拼接的方式，提高了拉曼光谱仪的分辨率，解决了传统高分辨率色散型光谱仪体积较大，无法适应载荷要求较高的环境，结构不紧凑等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种高分辨率拉曼光谱仪，包括：激光装置、双色镜、准直透镜、拉曼滤光片、聚焦透镜、干涉组件、扩束透镜组、二维色散组件和成像装置；

激光装置发出激光光束后经过双色镜的反射和准直透镜的聚焦后对样品进行照射；

样品经激光光束照射后激发出拉曼散射光束，经准直透镜的准直后变为平行光束透过双色镜，再经拉曼滤光片的滤波和聚焦透镜的聚焦后进入干涉组件发生干涉后以梳状光束出射；

梳状光束经过扩束透镜组的扩束后进入二维色散组件中依次发生纵向色散和横向色散形成二维色散光束，二维色散光束入射至成像装置进行成像，得到波长-光强二维谱图。

优选地，激光装置包括：激光器和窄带通滤光片；

窄带通滤光片位于激光器的正前方，用于对激光器发出的激光光束中的杂散光进行过滤。

优选地，双色镜与水平方向呈45°角放置，用于将激光器发出的激光光束的传播方向改变90°。

优选地，干涉组件包括：空心平行平板和压电陶瓷；

空心平行平板由第一玻璃平板和第二玻璃平板组成，第一玻璃平板与第二玻璃平板构成了密闭的干涉腔；第一玻璃平板的中心位置处设置有通孔，压电陶瓷安装在第二玻璃平板上；

聚焦光束经通孔进入空心平行平板后产生多光束干涉效应，通过改变压电陶瓷的电压来控制空心平行平板的干涉腔长，得到光强增强的梳状光束。

优选地，在第一玻璃平板的内侧镀有可见光全反膜；在第二玻璃平板的内侧镀有可见光高反膜。

优选地，干涉组件还包括：耦合透镜和光纤；

第二玻璃平板出射的梳状光束经耦合透镜耦合至光纤中，从光纤出射的光束再经扩束透镜组进行扩束后进入二维色散组件。