双波长拉曼-荧光联合光谱仪制造技术

本发明专利技术公开了一种双波长拉曼‑荧光联合光谱仪，其包括：多个激发光源、多波长激发采集单元、单色仪和探测单元；所述多波长激发采集单元包括多个光衰减模组、多个共焦扩束模组、多个分光模组、第一物镜或者透镜以及聚焦模组，所述聚焦模组包含分别与多个激发光源配合的多个聚焦透镜等。本发明专利技术提供的双波长拉曼‑荧光联合光谱仪实现了拉曼光谱仪与荧光光谱仪的有效集成，具备双波长切换功能，同时适用于拉曼以及荧光检测，且结构简单，使用成本低廉，在食品安全、物质鉴定、结构分析、刑侦、科研等领域有广阔的应用前景。

Dual wavelength Raman fluorescence spectrometer

【技术实现步骤摘要】
双波长拉曼-荧光联合光谱仪
本专利技术涉及一种光谱分析设备，特别涉及一种双波长拉曼-荧光联合光谱仪，属于仪器测试

技术介绍
目前拉曼光谱技术和荧光光谱技术在多个领域得到广泛应用。其中，拉曼光谱技术是基于如下原理实现的，即：当一束光入射到样品上时，光与样品会发生相互作用。此时样品会散射出光，其中包括和入射激发光波长一致的光以及与不一致的光，当样品的电子被激发到虚态被返回基态时，发出的散射光为拉曼。而荧光光谱的实现原理为：当入射激发光的能量可以激发样品电子跃迁到较高能级时，会伴随着从较高能级复合到较低能级的过程，此时发出的光为荧光。拉曼信号可以得到物质结构、成分、缺陷、表面成分等信息。而荧光可以得到样品的能级、缺陷、电子态等信息。由于拉曼光谱技术和荧光光谱技术在实现原理上的本质性差异，这也导致拉曼光谱仪与荧光光谱仪内部结构有显著差异，所以这两个仪器一般独自成为仪器。尽管有研究人员尝试利用这两种光谱仪的共通光学元件，以将该两者相结合组合成拉曼-荧光联合光谱仪。但是存在技术难点：拉曼和荧光光谱获得的过程均需要把激发光与产生的信号光分开，但是这两个光谱技术的分光方式有所区别(例如所需要的二向色镜的种类以及安装方式明显不同)，另外在光谱信号收集后，由于拉曼和荧光的光谱范围不一样，使得光谱分光有迥异。这些问题的存在，都使得拉曼光谱仪、荧光光谱仪难以集成为一个光谱仪。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种双波长拉曼-荧光联合光谱仪，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种双波长拉曼-荧光联合光谱仪，其包括：用于发射不同波长的激发光的多个激发光源、多波长激发采集单元、单色仪和探测单元；所述多波长激发采集单元包括多个光衰减模组、多个共焦扩束模组、多个分光模组、第一物镜或者透镜以及聚焦模组，所述聚焦模组包含分别与多个激发光源配合的多个聚焦透镜；当将与任意一个激发光源对应的共焦扩束模组、分光模组切换到主光轴位置时，由该任意一个激光光源输出的激发光依次通过相应的光衰减模组、共焦扩束模组、分光模组后，再经第一物镜或者透镜聚焦至样品上并产生信号光，所述信号光为拉曼光或者荧光，所述信号光通过所述第一物镜或者透镜返回至相应分光模组，再经所述聚焦模组中的相应聚焦透镜聚焦至狭缝，之后经单色仪进入探测单元。在一些实施方式中，所述激发光源采用激光器，所述激光器发射的激光波长为177nm～1064nm。在一些实施方式中，所述光衰减模组包括可以调节的衰减片。进一步的，所述光衰减模组的调节范围为激发光功率的0.01％-100％。在一些实施方式中，所述共焦扩束模组包括相互配合的第二透镜和第三透镜，所述第二透镜与第三透镜之间设置有针孔，所述针孔位于所述第二透镜和第三透镜的共同焦点处，且由所述第三透镜输出的光束为平行光。在一些实施方式中，所述分光模组包括：第一反射镜，用于将入射所述分光模组的激发光插入主光轴中心并反射至第一物镜或者透镜，以及，将入射的激发光与反射的信号光分开；陷波滤光片，用于滤除所述信号光中的散射激发光。进一步的，所述激发光源采用激光器，相应的，所述第一反射镜采用微型平面反射镜。优选的，所述第一反射镜的大小仅与激光器所发射激光的光斑直径相匹配。在一些实施方式中，所述分光模组还与第一位移机构连接，所述第一位移机构用于将所述分光模组移入或移出设定的主光轴位置，所述第一位移机构包括与分光模组传动连接的驱动机构以及与驱动机构连接的位置传感器和/或位置限制器。在一些实施方式中，所述聚焦模组还包含第二位移机构，所述第二位移机构用于将多个聚焦透镜中的选定聚焦透镜移入或移出工作光路，以将相应的信号光聚焦至所述狭缝，所述第二位移机构包括与所述聚焦透镜传动连接的驱动机构以及与驱动机构连接的位置传感器和/或位置限制器。在一些实施方式中，所述狭缝用于过滤入射所述狭缝的信号光中的杂散光，并且所述狭缝的宽度可调。在一些实施方式中，所述单色仪包括第二反射镜、第三反射镜、光栅塔轮和第四反射镜，其中，所述第二反射镜为平面反射镜，第三反射镜和第四反射镜均为凹面反射镜，所述光栅塔轮上安装有多个光栅，入射所述单色仪的信号光经第二反射镜反射至第三反射镜，并由所述第三反射镜会聚为平行光入射至所述光栅塔轮上的选定光栅，再由所述选定光栅将其中不同波长的光分开，之后经第四反射镜会聚至探测单元。在一些实施方式中，所述双波长拉曼-荧光联合光谱仪还包括控制单元，所述控制单元至少与所述多个激发光源、多波长激发采集单元、单色仪及探测单元连接，并至少有如下功能，即：控制各激发光源的开关，控制多个光衰减模组、多个共焦扩束模组和多个分光模组的切换，控制狭缝的宽度，控制单色仪中多个光栅的切换，以及，进行探测单元的控制与信号读取。与现有技术相比，本专利技术提供的双波长拉曼-荧光联合光谱仪实现了拉曼光谱仪与荧光光谱仪的有效集成，具备双波长切换功能，同时适用于拉曼以及荧光检测，而且其特别适用于紫外、深紫外波长激发，且其结构简单，使用成本低廉，在食品安全、物质鉴定、结构分析、刑侦、科研等领域有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术一实施例中一种双波长拉曼-荧光联合光谱仪的一种工作状态示意图；图2是本专利技术一实施例中一种分光模组的结构示意图；图3是本专利技术一实施例中一种双波长拉曼-荧光联合光谱仪的另一种工作状态示意图；附图标记说明：激光器1、激光器2、光衰减模组3、光衰减模组4、共焦扩束模组5、共焦扩束模组6、分光模组7、分光模组8、陷波滤光片9、聚焦模组10、狭缝11、光栅塔轮12、单色仪13、探测器14、透镜或者物镜15、样品16、控制单元17、位移机构18、内置反射镜19、位移机构20、位移机构21、反射镜22、凹面反射镜23、光栅24、光栅25、光栅26、凹面反射镜27、内置反射镜28、陷波滤光片29、透镜30、透镜31、固定机构32、固定机构33、透镜34、透镜35、针孔36、透镜37、透镜38、多波长激发采集单元39。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步地解释说明。但是，应当理解，在本专利技术范围内，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。本专利技术的一个典型实施例提供了一种双波长拉曼-荧光联合光谱仪，其可以在两个波长下激发和采集拉曼以及荧光光谱。该光谱仪包括主控制器、两个不同波长的激光器(即前述的激发光源)、双波长激发采集系统、单色仪、探测器(即前述的探测单元)等。进一步的，所述双波长激发采集系统主要由光衰减模组、共焦扩束模组、分光模组组成。进一步的，所述光衰减模组用于控制激光功率。进一步的，所述共焦扩束模组可以包括两个透镜和小孔。进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双波长拉曼-荧光联合光谱仪，其特征在于包括：用于发射不同波长的激发光的多个激发光源、多波长激发采集单元、单色仪和探测单元；所述多波长激发采集单元包括多个光衰减模组、多个共焦扩束模组、多个分光模组、第一物镜或者透镜以及聚焦模组，所述聚焦模组包含分别与多个激发光源配合的多个聚焦透镜；当将与任意一个激发光源对应的共焦扩束模组、分光模组切换到主光轴位置时，由该任意一个激光光源输出的激发光依次通过相应的光衰减模组、共焦扩束模组、分光模组后，再经第一物镜或者透镜聚焦至样品上并产生信号光，所述信号光为拉曼光或者荧光，所述信号光通过所述第一物镜或者透镜返回至相应分光模组，再经所述聚焦模组中的相应聚焦透镜聚焦至狭缝，之后经单色仪进入探测单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种双波长拉曼-荧光联合光谱仪，其特征在于包括：用于发射不同波长的激发光的多个激发光源、多波长激发采集单元、单色仪和探测单元；所述多波长激发采集单元包括多个光衰减模组、多个共焦扩束模组、多个分光模组、第一物镜或者透镜以及聚焦模组，所述聚焦模组包含分别与多个激发光源配合的多个聚焦透镜；当将与任意一个激发光源对应的共焦扩束模组、分光模组切换到主光轴位置时，由该任意一个激光光源输出的激发光依次通过相应的光衰减模组、共焦扩束模组、分光模组后，再经第一物镜或者透镜聚焦至样品上并产生信号光，所述信号光为拉曼光或者荧光，所述信号光通过所述第一物镜或者透镜返回至相应分光模组，再经所述聚焦模组中的相应聚焦透镜聚焦至狭缝，之后经单色仪进入探测单元。


2.根据权利要求1所述的双波长拉曼-荧光联合光谱仪，其特征在于：所述激发光源采用激光器，所述激光器发射的激光波长为177nm～1064nm。


3.根据权利要求1所述的双波长拉曼-荧光联合光谱仪，其特征在于：所述光衰减模组包括可以调节的衰减片，并且所述光衰减模组的调节范围为激发光功率的0.01％-100％。


4.根据权利要求1所述的双波长拉曼-荧光联合光谱仪，其特征在于：所述共焦扩束模组包括相互配合的第二透镜和第三透镜，所述第二透镜与第三透镜之间设置有针孔，所述针孔位于所述第二透镜和第三透镜的共同焦点处，且由所述第三透镜输出的光束为平行光。


5.根据权利要求1所述的双波长拉曼-荧光联合光谱仪，其特征在于，所述分光模组包括：
第一反射镜，用于将入射所述分光模组的激发光插入主光轴的中心并反射至第一物镜或者透镜，以及将入射的激发光和反射的信号光分开；
陷波滤光片，用于滤除所述信号光中的散射激发光；
其中，所述第一反射镜为微...

【专利技术属性】
技术研发人员：李灿，朱剑，
申请(专利权)人：中科凯利仪器设备苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32