一种拉曼光谱仪探测头和拉曼光谱仪系统

摘要

本发明公开了一种拉曼光谱仪探测头，其包括球冠形状的探头收集壳体，所述探头收集壳体设有顶部中心通孔以及两个以上的侧面通孔，所述顶部中心通孔和所有侧面通孔的轴线均汇交与探头收集壳体的底面中心处，且顶部中心通孔和侧面通孔中分别设置有耦合透镜组，所述的耦合透镜组中至少包括一组激光激发耦合透镜组和一组拉曼信号收集耦合透镜组；激光激发耦合透镜组沿探头收集壳体的外表面向探头收集壳体的中心依序设有准直透镜和聚焦透镜，拉曼信号收集耦合透镜组沿探头收集壳体的中心向探头收集壳体的外表面依序设有准直透镜和聚焦透镜。本发明的拉曼光谱仪探测头的结构不仅紧密、紧凑、体积小，而且其收集信号的效率高、使得拉曼光谱仪的灵敏度高。

说明书

技术领域

本发明涉及拉曼光谱仪仪器，尤其涉及拉曼光谱仪用于拉曼信号激发收集的拉曼光谱仪探测头以及采用该拉曼光谱仪探测头的拉曼光谱仪系统。

背景技术

一台拉曼光谱仪的光学系统包括分光系统和拉曼信号激发收集系统，拉曼信号激发收集系统也简称拉曼探头。拉曼探头在拉曼光谱仪中的作用在于阻透瑞利散射光，收集样品的拉曼散射信号给分光系统分析。

随着科技的进步和光谱仪器的小型化发展，光谱检测越来越多的应用于现实生产和生活的各个领域。拉曼光谱反映了物质的组分和分子结构信息，因其具备唯一性而倍受青睐。拉曼光谱来自物质分子振动能级的跃迁，其强度是荧光光谱强度的10^-6倍，为使拉曼光谱检测在灵敏度上具有与荧光光谱检测相当的优势，对拉曼光谱仪器的信号收集效率和检测手段的提高是一个很大的挑战。光谱检测灵敏度是衡量拉曼光谱仪的一个很重要的标准，而提高拉曼探头收集信号的效率，是一种提高其检测灵敏度的行之有效的方法。因此在拉曼光谱仪小型化的时代，为了保证拉曼光谱仪的检测灵敏度，需要千方百计的提高拉曼探头收集拉曼信号的效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种结构紧凑、拉曼信号的收集率高、检测灵敏度好的拉曼光谱仪探测头和采用该探头的拉曼光谱仪系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种拉曼光谱仪探测头包括球冠形状的探头收集壳体，所述探头收集壳体设有顶部中心通孔以及两个以上的侧面通孔，所述顶部中心通孔和所有侧面通孔的轴线均汇交与探头收集壳体的底面中心处，且顶部中心通孔和侧面通孔中分别设置有耦合透镜组，所述的耦合透镜组中至少包括一组激光激发耦合透镜组和一组拉曼信号收集耦合透镜组；激光激发耦合透镜组沿探头收集壳体的外表面向探头收集壳体的中心依序设有准直透镜和聚焦透镜，拉曼信号收集耦合透镜组沿探头收集壳体的中心向探头收集壳体的外表面依序设有准直透镜和聚焦透镜。

所述探头收集壳体的侧面通孔为六个。

探头收集壳体的侧面通孔关于顶部中心通孔成中心对称分布的。

所述激光激发耦合透镜组的准直透镜和聚焦透镜之间依序设有线滤光片和窄带通滤光片。

所述拉曼信号收集耦合透镜组的准直透镜和聚焦透镜之间设有长波通滤光片。

采用上述拉曼光谱仪探测头的一种拉曼光谱仪系统，所述激光激发耦合透镜组的输入端与一激光器的输出端连接，拉曼信号收集耦合透镜组的输出端与拉曼光谱仪的入射狭缝连接，激光器通过激光输入光纤将激光传输给激光激发耦合透镜组，激光经激光激发耦合透镜组传输到位于探头收集壳体的底面中心处的待测样品表面后被拉曼信号收集耦合透镜组收集，拉曼信号收集耦合透镜组通过各自的信号输出光纤将激光传输到拉曼光谱仪的入射狭缝。

采用上述拉曼光谱仪探测头的一种拉曼光谱仪系统，所述激光激发耦合透镜组的输入端与一激光器的输出端连接，拉曼信号收集耦合透镜组的输出端与设置在探头收集壳体外的信号传输透镜组的输入端连接，信号传输透镜组的输出端与拉曼光谱仪的入射狭缝连接，激光器通过激光输入光纤将激光传输给激光激发耦合透镜组，激光经激光激发耦合透镜组传输到位于探头收集壳体的底面中心处的待测样品表面后被拉曼信号收集耦合透镜组收集，拉曼信号收集耦合透镜组通过各自的信号输出光纤将激光再传输到信号传输透镜组的焦平面处，激光经信号传输透镜组后经过连接光纤传输到拉曼光谱仪的入射狭缝。

采用以上的结构，由于本发明激光激发耦合透镜组和拉曼信号收集耦合透镜组设置在球冠形状的探头收集壳体内，且所有激光激发耦合透镜组和拉曼信号收集耦合透镜组均聚焦到探头收集壳体的底面中心处，也即是待测样品处；实现了探测头的结构不仅紧密、紧凑、体积小，而且其收集信号的效率高、使得拉曼光谱仪的灵敏度高。本发明拉曼光谱仪系统的传输透镜组的结构也不受工作距离的限制。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明的拉曼光谱仪探测头的结构示意图；

图2为本发明的一种拉曼光谱仪系统的结构示意图；

图3为本发明的另一种拉曼光谱仪系统的结构示意图；

图4为图1中的激光激发耦合透镜组和拉曼信号收集耦合透镜组的分布示意图；

图5为图3中的拉曼信号收集耦合透镜组的信号输出光纤在信号传输透镜组的焦平面处的分布示意图；

图6为图3中的连接光纤在靠近传输透镜组端的分布示意图；

图7为图3中的连接光纤在与拉曼光谱仪的入射狭缝端成竖直的“一”字型的分布示意图。

具体实施方式

如图1-7之一所示，本发明包括球冠形状的探头收集壳体1，所述探头收集壳体1设有顶部中心通孔11以及两个以上的侧面通孔12，所述顶部中心通孔11和所有侧面通孔12的轴线均汇交与探头收集壳体1的底面中心处，且顶部中心通孔11和侧面通孔12中分别设置有耦合透镜组2、3，所述的耦合透镜组2、3中至少包括一组激光激发耦合透镜组2和一组拉曼信号收集耦合透镜组3；激光激发耦合透镜组2沿探头收集壳体1的外表面向探头收集壳体1的中心依序设有准直透镜4和聚焦透镜5，拉曼信号收集耦合透镜组3沿探头收集壳体1的中心向探头收集壳体1的外表面依序设有准直透镜4和聚焦透镜5。

所述探头收集壳体1的侧面通孔12为六个。

探头收集壳体1的侧面通孔12关于顶部中心通孔11成中心对称分布的。

所述激光激发耦合透镜组2的准直透镜4和聚焦透镜5之间依序设有线滤光片21和窄带通滤光片22。

所述拉曼信号收集耦合透镜组3的准直透镜4和聚焦透镜5之间设有长波通滤光片31。

采用上述拉曼光谱仪探测头的一种拉曼光谱仪系统，所述激光激发耦合透镜组2的输入端与一激光器6的输出端连接，拉曼信号收集耦合透镜组3的输出端与拉曼光谱仪7的入射狭缝连接，激光器6通过激光输入光纤61将激光传输给激光激发耦合透镜组2，激光经激光激发耦合透镜组2传输到位于探头收集壳体1的底面中心处的待测样品8表面后被拉曼信号收集耦合透镜组3收集，拉曼信号收集耦合透镜组3通过各自的信号输出光纤32将激光传输到拉曼光谱仪7的入射狭缝。

采用上述拉曼光谱仪探测头的一种拉曼光谱仪系统，所述激光激发耦合透镜组2的输入端与一激光器6的输出端连接，拉曼信号收集耦合透镜组3的输出端与设置在探头收集壳体1外的信号传输透镜组9的输入端连接，信号传输透镜组9的输出端与拉曼光谱仪7的入射狭缝连接，激光器6通过激光输入光纤61将激光传输给激光激发耦合透镜组2，激光经激光激发耦合透镜组2传输到位于探头收集壳体1的底面中心处的待测样品8表面后被拉曼信号收集耦合透镜组3收集，拉曼信号收集耦合透镜组3通过各自的信号输出光纤32将激光再传输到信号传输透镜组9的焦平面处，激光经信号传输透镜组9后经过连接光纤10传输到拉曼光谱仪7的入射狭缝。