[发明专利]一种小型针尖增强拉曼光谱测量装置及其检测方法

说明书

本发明公开了一种小型针尖增强拉曼光谱测量装置及其检测方法，装置包括沿光路依序设置的激光光源模块、二向色镜、辅助校准模块、物镜、三维平移台，还包括依序设置在二向色镜透射侧的长通滤光片、激光聚焦镜、光谱信号获取模块，以及和辅助校准模块、三维平移台和光谱信号获取模块连接的控制及数据处理模块；本方案将白光照明与显微成像光路、激发与收集光路及拉曼光谱光路有机整合在一起，利用白光照明与显微成像光路在测量前对样品、针尖以及激光进行精确耦合，实现最大激发效率，并且将激发与收集光路与拉曼光谱光路直接耦合，减少测量过程中外围光路的损耗，通过优化各部分光路结构，在保证光谱分辨能力的同时缩小整个测量装置的结构尺寸。

技术领域

本发明涉及光谱测量技术领域，尤其涉及一种小型针尖增强拉曼光谱测量装置及其检测方法。

背景技术

拉曼光谱技术因为其操作简便、灵敏度高等优点广泛应用在化学、高分子材料、地质学、生命科学等领域，针尖增强拉曼光谱技术是拉曼光谱技术最具发展前途的技术，目前如何实现针尖增强拉曼光谱测量装置小型化、一体化、减少信号光的损耗，是完成小型一体式针尖增强拉曼光谱测量装置的关键技术。

当使用传统拉曼光谱技术进行物质研究时，由于拉曼散射截面小，荧光干扰强，难获得有效的拉曼光谱信号，这样就限制了拉曼光谱技术在分子级检测中的应用。针尖拉曼增强光谱技术将扫描探针显微镜技术、近场光学技术以及拉曼光谱学相结合，利用其局域表面等离激元共振效应、避雷针效应和天线效应，增强拉曼信号，从而使得单分子水平获取物质的化学组成和结构信息成为可能。

现在的针尖增强拉曼光谱测量装置大多采用分体式设计，即利用激发和收集光路采集到信号光后，再搭建外围光路或者通过光纤耦合进拉曼光谱仪进行光谱的测量。虽然这样的结构在设计仪器时难度减小，但是也导致了整个针尖增强拉曼光谱测量装置结构复杂、体积庞大、信号的强度衰减严重等缺点；并且分体式设计使得不同光路模块之间使用不同的控制、收集数据软件，不仅大大增加了操作复杂程度，而且缺乏各个模块间的协同控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种结构紧凑、小型化、能够降低拉曼信号损耗且检测性能佳的小型针尖增强拉曼光谱测量装置及其检测方法。

为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种小型针尖增强拉曼光谱测量装置，包括：

二向色镜；

激光光源模块，设置在二向色镜的光路入射方向上，且用于输出激光；

物镜，设置在二向色镜的光路反射方向上；

三维平移台，其承载面朝向物镜远离二向色镜的端面且用于放置待测样品；

光谱信号获取模块，设置在二向色镜的光路透射方向上，且用于获取拉曼信号光；

激光聚焦镜，设置在二向色镜至光谱信号获取模块之间的光路上；

长通滤光片，设置在二向色镜至激光聚焦镜之间的光路上；

辅助校准模块，用于获取待测样品在三维平移台上的位置，且生成位置反馈信息；

控制及数据处理模块，与辅助校准模块、三维平移台和光谱信号获取模块连接，且分别用于接收辅助校准模块生成的位置反馈信息、控制三维平移台带动待测样品平移和接收光谱信号获取模块所获取的拉曼信号光。

作为一种可能的叠加实施方式，进一步，本方案还包括：

激光反射镜，设置在二向色镜的光路透射方向上；

所述的光谱信号获取模块为设置在激光反射镜的光路反射方向上，且用于获取拉曼信号光；

所述的激光聚焦镜为设置在激光反射镜至光谱信号获取模块之间的光路上；