[发明专利]一种用于纳/微塑料快速检测的拉曼光谱成像系统及方法

权利要求书

1.一种用于纳/微塑料快速检测的拉曼光谱成像系统，其特征在于，包括：

激发光源模块、受激拉曼-自发拉曼模式切换模块、激光扫描模块、载物模块以及信号采集模块，

其中，所述激发光源模块，包括高重频脉冲激光器、连续激光器、第一反射镜、二向色镜以及第二反射镜，

所述高重频脉冲激光器用作受激拉曼散射成像的激发光源，发射的激光为皮秒激光，具有两路输出，分别为固定波长的斯托克斯光与波长可调谐的泵浦光，所述连续激光器用作自发拉曼散射光谱的激发光源，

所述第一反射镜用于将所述斯托克斯光反射到所述二向色镜处，

所述二向色镜用于将所述斯托克斯光与所述泵浦光合束，

所述第二反射镜用于将合束后的光反射进入所述受激拉曼-自发拉曼模式切换模块，

所述受激拉曼-自发拉曼模式切换模块，包括前后两个卡槽导轨，前导轨、后导轨上均安装有左右两个可移动式方块，所述前导轨、后导轨上的左侧方块共同构成第一组方块，用于在受激拉曼散射成像模式下工作，所述前导轨、后导轨上的右侧方块构成第二组方块，用于在自发拉曼散射光谱模式下工作，

所述激光扫描模块，包括二维扫描振镜、扫描镜与管镜，用于接收来自所述受激拉曼-自发拉曼模式切换模块的激光，从而扫描所述样本，

所述载物模块，包括物镜以及载物平台，所述载物平台用于放置样本，

所述信号采集模块，包括光电探测器、锁相放大器、光谱仪，其中，所述光电探测器、锁相放大器作为受激拉曼散射成像的探测端，所述光谱仪作为自发拉曼散射光谱的探测端。

2.根据权利要求1所述的用于纳/微塑料快速检测的拉曼光谱成像系统，其特征在于：

其中，所述前导轨上的左侧方块中安装有第三反射镜，所述后导轨上的左侧方块中安装有第四反射镜，用于将所述皮秒激光导入激光扫描模块，所述后导轨上的右侧方块中安装有长通短反二向色镜，用于后续分离自发拉曼散射光信号。

3.根据权利要求1所述的用于纳/微塑料快速检测的拉曼光谱成像系统，其特征在于：

所述激发光源模块还包括精密位移台、电光调制器，所述精密位移台用于调节所述泵浦光与所述斯托克斯光之间的相对时间延迟，所述电光调制器用于对所述斯托克斯光进行光脉冲强度的0、1调制。

4.根据权利要求1所述的用于纳/微塑料快速检测的拉曼光谱成像系统，其特征在于：

所述激发光源模块还包括第一光纤耦合器、光纤和第二光纤耦合器，用于将所述连续激光器输出的激光传输至所述受激拉曼-自发拉曼模式切换模块。

5.根据权利要求1所述的用于纳/微塑料快速检测的拉曼光谱成像系统，其特征在于：

所述信号采集模块还包括聚光镜、短通滤波片、第三光纤耦合器、信号采集光纤以及第四光纤耦合器，

在受激拉曼散射成像模式下，所述样本被扫描后，透过样本的光被所述聚光镜收集并通过所述短通滤波片隔绝所述斯托克斯光，剩下所述泵浦光进入所述光电探测器转化为电信号，最后所述锁相放大器提取出受激拉曼信号并显示在电脑上，

在自发拉曼散射光谱模式下，样本上反射的光则原路返回至所述受激拉曼-自发拉曼模式切换模块处并在所述长通短反二向色镜的作用下与激发光分开，之后通过所述第三光纤耦合器，所述信号采集光纤，所述第四光纤耦合器传输至所述光谱仪中完成光谱采集。

6.根据权利要求1所述的用于纳/微塑料快速检测的拉曼光谱成像系统，其特征在于：

所述泵浦光的可调谐波长为700nm-990nm，所述斯托克斯光的固定波长为1031.5nm，所述连续激光器输出的所述激光的波长为532nm。

7.根据权利要求2所述的用于纳/微塑料快速检测的拉曼光谱成像系统，其特征在于：

其中，前后导轨中的光学镜的安装角度为45°，包括前导轨左侧的第三反射镜、后导轨左侧的第四反射镜、后导轨右侧的长通短反二向色镜，长通短反二向色镜为538nm长通短反二向色镜。