[发明专利]空间外差拉曼光谱仪

说明书

本发明提供一种空间外差拉曼光谱仪，包括：激光装置、二向色镜、准直镜组、滤光组件、分束棱镜、光栅阵列、成像装置；激光装置发出激光后对样品进行照射，样品发出的散射光束经过准直镜组的准直，透过二向色镜和滤光组件进入分束棱镜中；两束平行光束分别经过第一折光组件和第二折光组件的反射后进入光栅阵列中，经过光栅阵列衍射后形成拉曼衍射光并经过第一折光组件和第二折光组件的反射后进入分束棱镜，且在分束棱镜中干涉形成空间外差拉曼干涉光；空间外差拉曼干涉光从分束棱镜出射后进入成像装置中，获得空间外差拉曼信号。本发明提高了拉曼光谱仪的分辨率，使光路调节更加方便，具有光通量大、测量波段范围广、尺寸小的优点。

技术领域

本发明涉及光谱分析仪器技术领域，特别涉及一种空间外差拉曼光谱仪。

背景技术

拉曼光谱技术是一种基于拉曼散射效应的无损检测方法，由印度科学家C.V.Raman首先于1928发现。微观分子中的每一个化学键都有独特的特征振动能量，拉曼光谱技术正是利用微观分子的分子键对于入射激光的非弹性散射产生的“分子指纹”光谱进行测量的技术。由于其具有信息丰富、拉曼频移与入射光频率无关、分析效率高及无损伤探测等特点，因此已被广泛应用于化学、生物医学、食品安全、航空航天、环境保护等领域。

空间外差光谱法是由Harlander等人于1992年首次展示的一种相当新的光谱测量方法。与传统的色散型拉曼光谱仪和傅里叶变换型拉曼光谱仪相比，空间外差拉曼光谱仪具有更高的光通量和紧凑的尺寸以及高光谱分辨率的优点，并且在光路中不需要入射狭缝以及移动元件。

但是传统空间外差拉曼光谱仪采用的是两个分开的光栅产生空间外差干涉，由于两个光栅必须设置为相同的衍射中心波长，且从分束棱镜到两光栅光线的光程必须相等，所以两光栅的距离、角度必须经过严格测量和校正。同时，采用两个光栅在使得设计光路结构过大。另外，为了实现宽光谱测量范围，传统空间外差光谱仪会采用棱镜进行扩束，当光信号射入射出扩束棱镜后，光通量会大大减小。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种空间外差拉曼光谱仪，通过添加光栅阵列的方式，从而提高了拉曼光谱仪的分辨率，使光路调节更加方便，具有光通量大、测量波段范围广、尺寸小的优点。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供的一种空间外差拉曼光谱仪，包括：激光装置、二向色镜、准直镜组、滤光组件、分束棱镜、第一折光组件、第二折光组件、光栅阵列、成像装置；

激光装置发出激光后经过二向色镜后方向改变90度，透过准直镜组后对样品进行照射，样品发出的散射光束再次经过准直镜组的准直后变为平行光束，平行光束透过二向色镜和滤光组件进入分束棱镜中，分光棱镜将平行光束分为两束；

两束平行光束分别经过第一折光组件和第二折光组件的反射后进入光栅阵列中，两束平行光束经过光栅阵列衍射后形成拉曼衍射光并经过第一折光组件和第二折光组件的反射后进入分束棱镜，且在分束棱镜中干涉形成空间外差拉曼干涉光；

空间外差拉曼干涉光从分束棱镜出射后进入成像装置中，获得空间外差拉曼信号。

优选地，激光装置包括：激光器和激光线滤波片，激光线滤波片位于激光器的正前方，激光器发出激光后进入激光线滤波片中；激光线滤波片用于对杂散光进行过滤。

优选地，光栅阵列的结构为两列N行，其中N≥2；每一行的两列光栅构成一个探测波段范围。

优选地，滤光组件包括：拉曼滤光片和短通滤光片，拉曼滤光片和短通滤光片的光轴相同，从前到后依次位于二向色镜和分束棱镜之间；

拉曼滤光片用于对瑞利散射光进行过滤，短通滤光片用于对荧光和杂散光进行过滤。

优选地，第一折光组件包括：第一反射镜和第二反射镜；第二折光组件包括：第三反射镜和第四反射镜；