[发明专利]一种空间偏移量可调的拉曼光谱系统及拉曼光谱探测方法

说明书

本发明公开了一种空间偏移量可调的拉曼光谱系统及拉曼光谱探测方法，此拉曼光谱系统包括激光器(1)、光路转换装置(2)、聚焦采集光学系统(3)、耦合光学系统(4)、光纤束(5)、至少一光谱仪(6)。光纤束(5)的输入端设置于所述耦合光学系统(4)的焦平面处，所述光纤束(5)的输入端的光纤呈环状分布，中心处设置至少一根光纤，外环位置设置多根与中心处的光纤的距离相同并且构成圆形排列的光纤；所述光纤束(5)的输出端连接所述光谱仪(6)。本发明能够在不需要移动采样光纤或增加采样光纤的数量的情况下，方便地实现拉曼光谱仪的空间偏移量的可连续调节。

技术领域

本发明涉及光谱检测技术领域，尤其涉及一种空间偏移量可调的拉曼光谱系统及拉曼光谱探测方法。

背景技术

传统的拉曼光谱只能探测样品的浅表信息或者只能穿透透明的表层来探测底层。而新型的空间位移拉曼光谱(Spatially Offset Raman Spectroscopy，简称SORS)技术可以深入探测样品若干毫米，以分析不透明样品内部的化学信息。许多分析应用需要很高的化学专属性，以及穿透多层不透明样品或不透明包材的能力，比如无损伤检测骨骼疾病、搜索隐蔽的爆炸物、识别包装内的假药。传统的拉曼光谱是背向散射形式的，易于实现，但是穿透深度很浅(比如几百微米厚的生物组织)。最近，随着空间位移拉曼光谱SORS的诞生，穿透深度大大增加了。

空间位移拉曼光谱SORS是英国人提出的一种专利拉曼技术(参考专利号：参考专利号：US7652763，CN101115987，EP1828753，US7911604，GB2457212，AU2005313145，JP5449712007)，可以透过厚的覆盖层检测到高质量的拉曼光谱信号，可以明确的区分物料和容器的拉曼光谱，实现物料和容器的同时鉴别。

空间位移拉曼光谱可以获得一个适当的漫散射样品逐层的拉曼光谱，且激光功率较低。SORS方法原理是在样品表面离开激光照射点一定位移处收集拉曼信号，位移ΔS越大，所得拉曼信号中更深层样品的贡献越多。荧光的情况也是类似的。

SORS不但具有拉曼光谱的化学专属性，而且能提供样品深层的信息，有着巨大而广泛的应用前景，能广泛应用在非侵入骨骼拉曼光谱、癌症诊断工具的开发、探测漫散射塑料瓶中的假药、邮件安检、探测液态和固态爆炸物等领域。

现有技术中，单一的光纤束只能设计固定的空间偏移量，而实际应用中，不同的穿透深度所对应的空间偏移量要求并不相同，为了实现对不同偏移量的采样，通常需要相应的移动采样的光纤端口或移动激光光斑的位置进行分时采集，或布置更多的采样光纤以覆盖足够大的偏移量范围，这些手段会导致光纤束设计复杂或大大增加传感器的数量。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种空间偏移量可调的拉曼光谱系统及拉曼光谱探测方法。

本发明提供了一种空间偏移量可调的拉曼光谱系统，包括：激光器、光路转换装置、聚焦采集光学系统、耦合光学系统、光纤束、至少一光谱仪；

所述激光器用于输出准直平行的激光光束；

所述光路转换装置设置于所述激光器输出激光光束的输出光路上，用于对所述激光光束进行反射；

所述聚集采集光学系统以垂直于所述光路转换装置反射的激光光束的方式设置于所述光路转换装置的一侧，用于聚集所述光路转换装置反射后的光束并且采集信号光束并准直为平行光束；

所述耦合光学系统以垂直于所述光路转换装置透射的激光光束的方式设置于所述光路转换装置的另一侧，用于将接收到的光束进行汇聚成像并耦合至光纤束的输入端；

所述光纤束的输入端设置于所述耦合光学系统的焦平面处，所述光纤束的输入端的光纤呈环状分布，中心处设置至少一根光纤，外环位置设置多根与中心处的光纤的距离相同并且构成圆形排列的光纤；所述光纤束的输出端连接所述光谱仪。