[实用新型]低光谱背景的拉曼光纤微型探头

说明书

本实用新型涉及拉曼光谱技术领域，解决现有探头内的光学元件产生的光谱背景尚无有效抑制方法的问题，提供低光谱背景的拉曼光纤微型探头，其包括探头壳体和设置于探头壳体内的激发光纤、收集光纤、第一耦合透镜、聚焦反射镜和滤光片组，滤光片组包括带通滤光片、二向色镜和截止滤光片；来自于激发光纤的激光依次穿过第一耦合透镜和带通滤光片；二向色镜将激光反射至聚焦反射镜，聚焦反射镜收集激光后聚焦于样品；样品的拉曼信号经过聚焦反射镜收集后依次穿过二向色镜和截止滤光片。采用聚焦反射镜，而不是传统探头所用的常规透镜，在保证探头体积小巧和探头灵敏度较高的前提下，基本去除探头自身的光谱背景，非常有利于对弱信号样品的探测。

技术领域

本实用新型涉及拉曼光谱技术领域，具体而言，涉及低光谱背景的拉曼光纤微型探头。

背景技术

拉曼光谱作为一种无损的、指纹性的检测方法已经广泛应用在科研、生产和生活领域。传统的基于显微镜系统的拉曼光谱仪器已经较为成熟，具有非常高的灵敏度和很低的光谱背景，适合科研及实验室内的应用。但这类仪器体积大且难以移动，难以用现场检测。光纤式的拉曼探头则具有非常小的体积，且连接探头的光纤是柔性的，可灵活改变测试位置及角度，非常适合在难以移动样品(如大的工件表面、考古艺术品)的拉曼检测、现场检测及工业生产中的原位及在线监测。

传统的拉曼光纤微型探头主要由入射光纤、接收光纤、第一耦合透镜，滤光片组(包括带通滤光片、二向色镜及长通滤光片)及聚焦透镜等部分组成，且已经出现了多种商品化的产品。但是这类探头一般用于分析具有较强拉曼信号的样品，而对拉曼信号非常弱的样品(如生物样品、纳米薄膜、金属腐蚀产物等)目前难以取得较好的测试效果。除了探头的灵敏度比采用显微镜系统的大型拉曼光谱仪有差距外，还有一个重要原因是这类探头都具有一定的光谱背景，从而使微弱的样品拉曼光信号淹没在光谱背景中。由于光谱背景与样品的拉曼信号耦合在一起难以区分，且随激光功率、积分时间增加而增加(同样品一样)，因此样品拉曼信号低到一定程度时，通过改变测试参数和测试时间等都难以有效检出样品的拉曼信号。拉曼光纤微型探头对弱信号的探测已成为业内的难题，多年来未能有效解决，这限制了光纤拉曼探头在一些体系和场景中的应用。

光谱背景产生主要是由激光在光纤中产生的荧光及拉曼信号、激光在滤光片及镜头中传输产生的光谱背景等组成。应用显微镜系统的大型拉曼光谱仪则几乎难以观察到光谱背景(环境光除外)，主要原因是大型拉曼光谱仪较大的体积可容纳较长的光程、可采用较低的光密度及共聚焦原理对杂散光进行有效的抑制。而光纤探头一般体积比较小，光路非常紧凑，从而导致激光功率密度较大，且对产生的光谱背景难以有效抑制。目前，业内对光纤产生的光谱背景已经可以通过增加带通滤光片及长通滤光片的方法基本解决，但对探头内的光学元件(滤光片及透镜等)产生的光谱背景则尚无有效的抑制方法，这是因为这些光学元件的基材都是光学玻璃，激光通过这些玻璃基本都会产生光谱背景。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种低光谱背景的拉曼光纤微型探头，以解决现有探头内的光学元件产生的光谱背景尚无有效的抑制方法的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例提供低光谱背景的拉曼光纤微型探头，

包括探头壳体和设置于探头壳体内的激发光纤、收集光纤、第一耦合透镜、聚焦反射镜和滤光片组，滤光片组包括带通滤光片、二向色镜和截止滤光片；聚焦反射镜能够聚焦激光至样品且能够收集样品的拉曼信号；

第一耦合透镜和带通滤光片对应设置于激发光纤的一侧，来自于激发光纤的激光依次穿过第一耦合透镜和带通滤光片；二向色镜和聚焦反射镜分别倾斜设置，二向色镜将穿过带通滤光片的激光反射至聚焦反射镜，聚焦反射镜收集经二向色镜反射的激光后聚焦于位于聚焦反射镜一侧的样品；

截止滤光片设置于二向色镜的一侧，样品的拉曼信号经过聚焦反射镜收集后依次穿过二向色镜和截止滤光片，最终经收集光纤输出。