[发明专利]用于测量拉曼散射的光学探头及其测量方法

说明书

本发明公开了一种用于测量拉曼散射的光学探头，包括一个包含至少两个端口的反射腔，所述反射腔覆盖的样品散射激发光并产生拉曼散射光，被样品散射的激发光和拉曼散射光被反射腔反射直至该激发光和拉曼散射光从反射腔的第一端口输出以进行测量或者在第二端口被样品再次散射。本发明提高了拉曼散射的激发和接受效率，而且对于具有漫散射特性的非透明样品，可以使更多的激发光进入样品内部，从而使测量样品内部拉曼信号成为可能。本发明还公开了一种测量大面积样品拉曼散射的方法，一种测量表层和里层为不同材料的漫散射样品的拉曼散射的方法和一种测量透明或漫散射样品透射拉曼散射的方法。

技术领域

本发明涉及一种光学探头，具体涉及一种用于测量拉曼散射的光学探头。本发明还涉及一种测量大面积样品拉曼散射的方法。

背景技术

拉曼光谱分析是一种分析待测材料对单色光非弹性散射所形成光谱的技术，目前已经成为一种强大的无损检测技术。传统拉曼光谱分析仪器通常采用聚焦的激光束激发样品的拉曼散射，这一方案的优点是激发和接受效率较高，然而，它也有一些问题。首先，这一方案只测量很小一部分样品，因此对于非均匀样品，其采集的拉曼光谱可能不具有代表性；其次，聚焦的激光束可能对一些样品造成损伤；第三，对于一些具有漫散射特性的非透明样品，这一方案只能测量样品表面的拉曼信号，而对于样品内部则无法企及。综上所述，亟需一种能够从大面积样品表面和内部激发和接受拉曼信号的光学器件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于测量拉曼散射的光学探头，它可以从大面积样品表面和内部激发并接收拉曼散射光，从而测量大面积样品的拉曼散射。

为解决上述技术问题，本发明用于测量拉曼散射的光学探头的技术解决方案为：

包括一个包含至少两个端口的反射腔，反射腔的第一端口用于接受激发光并传输到第二端口，第二端口置于样品表面使所述反射腔覆盖大面积样品表面，其中所述反射腔覆盖的样品散射激发光并产生拉曼散射光，被样品散射的激发光和拉曼散射光被反射腔反射直至该激发光和拉曼散射光从反射腔的第一端口输出以进行测量或者在第二端口被样品再次散射。

进一步地，还包含一个连接口用于连接一拉曼探头，所述拉曼探头用于从光源接收激发光并将其通过反射腔的第一端口输入反射腔。

进一步地，所述拉曼探头包含一或多个光学元件，光学元件将激发光会聚到反射腔的第一端口从而将激发光输入反射腔，同时收集从第一端口输出的拉曼散射光。

进一步地，还包含一个连接口，用于连接一或多个光纤或光纤束；所述光纤或光纤束的输入端从光源接收激发光,所述光纤或光纤束的输出端置于反射腔的第一端口附近从而将激发光输入反射腔,同时收集从第一端口输出的拉曼散射光。

进一步地，所述反射腔由对激发光和拉曼散射光具有高反射率的材料构成。

进一步地，所述反射腔的内表面有对激发光和拉曼散射光具有高反射率的镀膜。

进一步地，所述镀膜为金属膜或者介质膜。

进一步地，所述反射腔包含至少一个另外的端口；所述端口用于输出拉曼散射光，或者输入一个不同波长的激发光以从样品激发拉曼散射光。

进一步地，所述反射腔的第二端口的面积至少是第一端口的2倍。

进一步地，所述反射腔为圆柱形、圆锥形、球形或抛物面形。

进一步地，所述反射腔的第二端口覆盖一对激发光和拉曼散射光透明的光学窗片。

本发明还提供一种用于测量大面积样品拉曼散射的光学探头，其技术解决方案为：