[发明专利]拉曼光谱测试系统

说明书

一种可调谐拉曼光谱测试系统，包括广谱单色化模块、光路耦合与输出模块及信号检测模块，其中：广谱单色化模块，包括：超连续白光源，用于输出广谱激发光；单色化单元，用于将广谱激发光过滤为单色光；光路耦合与输出模块，用于使单色光照射至样品表面，激发得到拉曼信号光；信号检测模块，用于接收拉曼信号光进行检测，得到样品的拉曼光谱。单色化单元包括光栅及第一反射镜，调节光栅及第一反射镜相对于超连续白光源的偏转角度，可改变不同波长的单色光反射至光阑的位置。采用超连续白光源提供广谱激发光，可测量激发光波长宽达400～2400nm的可调谐拉曼光谱，因此无需使用价格昂贵且操作不便的波长可调谐激光器，即可方便地实现宽范围的共振拉曼光谱测量。

技术领域

本发明属于显微光谱仪技术领域，更具体地涉及一种拉曼光谱测试系统。

背景技术

拉曼光谱作为一种高效无损的探测材料组分和晶格振动的表征技术，被广泛应用于物理、化学、生物医药、材料科学等诸多领域。共振拉曼光谱技术是在常规拉曼光谱的基础上，采用与待测样品能级共振的激发光来激发拉曼信号，可使待测样品的拉曼信号被共振增强几个数量级。这样，通过测量拉曼信号强度随着激发光波长的改变而变化的曲线(以下简称“共振轮廓”)就可以得到待测样品的相关电子能带结构信息。现在普遍使用的气体、离子或固态泵浦激光器一般具有离散的单个或多个激光波长。因此要测试材料拉曼光谱的共振轮廓，往往需要覆盖较大波长范围的、数量众多的激光器。另外，要精确地通过拉曼光谱共振轮廓来确定材料的电子能带结构信息。

以前的拉曼光谱共振轮廓通常是利用可调谐激光器作为激发光源在三光栅拉曼光谱仪上测得的。可调谐激光器，例如钛宝石激光器或染料激光器。三光栅拉曼光谱仪通过使前两级光栅工作在相减模式，来很好地滤除瑞利信号光，且可见光波段范围内的，不需要任何陷波或边带滤光片，利用三光栅拉曼光谱仪就可以测试低至5个波数的拉曼信号。但是由于光栅和反射镜等器件效率的原因，三光栅拉曼光谱仪的光谱信号的透过率通常只有单光栅拉曼光谱仪的1/10。

随着科学技术的进步，针对不同激发光波长的陷波滤光片和边带滤光片等拉曼滤光片被制造出来。由于拉曼滤光片对瑞利信号光高达10^-6的截止率，使得利用多级光栅相减模式来过滤瑞利信号光已无必要。单光栅光谱仪结合拉曼滤光片也可以被用来测试拉曼光谱信号，并且具有很高的信号透过率。因此单光栅拉曼光谱仪已经成为当前拉曼光谱测试的主流设备。

但是利用单光栅拉曼光谱仪测试拉曼光谱的共振轮廓也遇到了问题。常规的拉曼滤光片仅仅针对于某一特定激发波长设计，超过其正常工作角度时会使散射光的s波与p波的工作波长移动范围不同而不能继续应用于拉曼光谱测试。这样，每一个波长的激光器都必须配备相应工作波长的边带滤光片才能利用单光栅光谱仪测试拉曼光谱。这使得利用离散波长的激光器来测试拉曼光谱共振轮廓的科研成本非常高。对于连续可调谐激光器，原则上需要无穷多个拉曼滤光片才能完成精细的拉曼光谱共振轮廓的测试，而定制非标准的拉曼滤光片价格非常昂贵，这就限制了单光栅拉曼光谱仪在拉曼光谱共振轮廓测试中的应用。

发明内容

基于以上技术问题，本公开的主要目的在于提出一种拉曼光谱测试系统，用于解决以上技术问题的至少之一。

为了实现上述目的，本公开提出了一种拉曼光谱测试系统，包括广谱单色化模块、光路耦合与输出模块及信号检测模块，其中：

广谱单色化模块，包括：

超连续白光源，用于输出广谱激发光；

单色化单元，用于将广谱激发光过滤为单色光；

光路耦合与输出模块，用于使单色光照射至样品表面，激发得到拉曼信号光；

信号检测模块，用于接收拉曼信号光进行检测，得到所述样品的拉曼光谱。

在本公开的一些实施例中，上述单色化单元包括：