[发明专利]一种拉曼面阵高光谱反射和透射双模式的成像系统

说明书

本发明公开了一种拉曼面阵高光谱反射和透射双模式的成像系统，其特点是线性激光与扩束器与双状态光阑串联组合，将其设置在成像系统的光路上形成拉曼面阵高光谱的获取，进行待测样本在反射和透射模式下的拉曼面阵高光谱图像采集，所述线性激光与扩束器与双状态光阑串联组合设置在转动机构上，且由转动机构进行反射和透射模式的拉曼面阵高光谱切换。本发明与现有技术相比具有一次扫描获得反射和透射两种拉曼面阵高光谱图像的获取，不仅克服了单点或多点拉曼光谱仪的缺点，同时增加了一个透射拉曼面阵高光谱成像功能，为探究待测物体的透射拉曼光谱的特征提供支持，从而能够满足不同场景的应用需求。

技术领域

本发明涉及光谱成像技术领域，具体地说是一种拉曼面阵高光谱反射和透射双模式的成像系统。

背景技术

目前，拉曼光谱技术已经在化学、高分子材料、材料科学、生物医学、文物分析等方面得到了广泛的应用。拉曼光谱在分子光谱研究领域具有独特优势，它能够表征待测物体的结构信息，即分子内部简正振动频率及有关振动能级的情况，从而实现分子中所含官能团的鉴定，最终识别分子结构，拉曼光谱技术能胜任定性分析、结构分析、定量分析的具体任务。鉴于拉曼光谱仪的巨大市场，国内外相关的仪器公司都在该方面进行了布局，包括赛默飞、必达泰克、瑞士万通、海洋光学、如海光电、奥谱天成、华泰若安、天津港东、同方威视、塞蒙斯、五铃光学等。一些国内研究机构也在拉曼光谱仪方面有较多的专利储备，如水下激光拉曼光谱仪（申请号：201710969838.5）、拉曼光谱仪光路系统（申请号：201810012349.5）、一种短波长激光手性拉曼光谱仪（申请号：201510925965.6）、双波长激光拉曼光谱仪（申请号：201720809001.X）等。

在拉曼成像方面，中国科学院上海技术物理研究所在2017年申报发明专利：一种深空探测微区自适应拉曼荧光成像联用系统（申请号：201711426271.3），其涉及技术领域偏向于荧光成像方面；索隆-基特林癌症研究协会在2017年授权发明专利：宽视场拉曼成像设备及相关方法（申请号：201480012550.3），该专利的技术方案只能获得一个或多个单色图像。在国内已发表的论文中，2017年发表在《农业工程学报》上的“线扫描式拉曼高光谱成像技术无损检测奶粉三聚氰胺”一文中，提出了一种拉曼反射高光谱成像系统，其未涉及到透射拉曼高光谱成像系统。在实际应用过程中，针对具体的任务，研究人员或工程人员通常想同时获取反射和透射拉曼高光谱图像。由于拉曼光谱仪缺少空间分辨率，故其不能在许多领域里广泛应用。虽然拉曼高光谱成像仪提供了较好的解决思路，它能够同时获取光谱和空间维度的信息，从而形成一个三维的拉曼光谱图像块，但目前未见有透射拉曼面阵高光谱成像系统的相关报道，以及集反射和透射拉曼面阵高光谱成像系统的公开文献。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种拉曼面阵高光谱反射和透射双模式的成像系统，采用线性激光器与扩束器和双状态光阑串联组合，其产生的面阵激光与二向色镜构成拉曼面阵高光谱，实现单次扫描依次捕获反射和透射两种模式下的拉曼面阵高光谱图像，大大满足了研究人员或工程人员对采用单系统采集透射和反射面阵高光谱图像的需求，能够同时获取光谱和空间维度的信息，从而形成一个三维的拉曼面阵光谱图像块，为拉曼面阵高光谱成像仪提供了较好的解决思路，结构简单，使用方便，操作便捷，可靠性高，拓宽了应用领域，尤其为光谱成像领域的应用研究和基础研究提供很大的益处和帮助。