专利名称：一种便携式拉曼光谱仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分析仪器，尤其涉及一种便携式拉曼光谱仪。
背景技术：
拉曼散射是光散射现象的一种，单色光束的入光光子与分子相互作用时可发生弹性碰撞和非弹性碰撞，在弹性碰撞过程中，光子与分子间没有能量交换，光子只改变运动方向而不改变频率，这种散射过程称为瑞利散射。而在非弹性碰撞过程中，光子与分子之间发生能量交换，光子不仅仅改变运动方向，同时光子的一部分能量传递给分子，或者分子的振动和转动能量传递给光子，从而改变了光子的频率，这种散射过程称为拉曼散射。拉曼谱线的数目、位移值的大小和谱带的强度等都与物质分子的振动和转动有关，这些信息都反映了分子的构象及其所处的环境。拉曼光谱技术从物质的分子振动光谱来识别和区分不同的物质结构，成为研究物质分子结构的有效手段。拉曼光谱的分析方法不需要对样品进行前处理，也没有样品的制备过程，避免了一些误差的产生，并且在分析过程中操作简单、测定时间短、灵敏度高等优点。目前，拉曼光谱已广泛应用于材料、化工、石油、高分子、生物、环保、地质等领域。拉曼光谱仪用于收集和检测与入射光成直角的散射光，并对散射光光谱进行分析和处理，从而得出物质的分子结构。但是由于拉曼信号很弱，要求精密复杂的光学装置，不利于现场测量，而光学纤维的发展为光学仪器的设计开辟了新的工作方式，使光谱仪可以采取探头和仪器主体分离的方式，简化了光学系统的结构，免除了繁琐的调整过程，提高了使用的灵活性和可靠性，使拉曼光谱在线测量成为可能。这种用于在线测量的拉曼光谱就是便携式拉曼光谱仪。当前所流行的两种探头，一种是插入式探头，原理上，由两路并排排列的光纤构成。使用时探头直接浸入样品，一路用于将激光传送至样品，另一路接收由样品产生的散射光并将其传回接收系统。另一种是外置式探头，使用时探头置于样品之外，有两路光纤， 激发光由一路光纤从光源传至探头，经过探头的光学系统和样品容器的透光窗口会聚于样品。来自于样品的散射光被探头收集并经另一路光纤传至接收系统。但上述两种方式均存在问题，就是进行分析所需要的样品量较大，这样就又限制了拉曼光谱仪的应用，也限制了便携式拉曼光谱仪的发展。
发明内容
本发明针对上述技术问题，设计开发了一种便携式拉曼光谱仪。本发明中，将微区系统集成入拉曼光谱仪系统，并在此基础上形成了便携式拉曼光谱仪。此便携式拉曼光谱仪借由微区系统，可以实现对样品表面的微米级分析，大大降低了样品量的需求；在仅使用主系统分析时，又可以开展常规的大样品量的分析。因此，本发明是对便携式拉曼光谱仪的一种补充，可推动用于在线分析的便携式拉曼光谱仪的发展。本发明提供的技术方案为
一种便携式拉曼光谱仪，包括主系统，其包括有激光器、激光探头、分析�？楹偷谝怀上衲？椋渲校黾す馄�、激光探头、所述分析�？楹退龅谝怀上衲？橐来瘟樱灰约拔⑶低常浒ㄓ邢晕⒕倒庋低常渲校鱿晕⒕倒庋低沉佑谒黾す馄鳎鱿晕⒕倒庋低郴沽佑谒龇治瞿？椋鱿晕⒕倒庋低车南路缴柚糜锌沙性卦夭Ｆ难凡馐蕴�。 优选的是，所述的便携式拉曼光谱仪中，所述主系统的激光器、分析�？楹偷谝怀上衲？橐约八鑫⑶低尘柚糜谝幌涮迥冢黾す馓酵肺挥谒鱿涮逋獠啵渲校鱿涮逶谟胨鲅凡馐蕴ǘ杂Φ奈恢蒙柚糜幸幌脸さ目祝鲅凡馐蕴ㄍü鱿脸さ目子胨鱿涮宓耐獠肯嗤ǎ鱿涮宓囊徊嗷股柚糜邢允酒鳎鱿允酒饔胨龅谝怀上衲？榱�。优选的是，所述的便携式拉曼光谱仪中，所述箱体上方还设置有一提拉装置。优选的是，所述的便携式拉曼光谱仪，还包括控制芯片，其中，所述主系统连接于所述控制芯片，所述主系统受所述控制芯片控制，所述激光器向所述激光探头发出激光，所述分析�？槎岳藕沤胁杉头治觯龅谝怀上衲？橄允纠淄迹⑶遥鑫⑶低骋擦佑谒隹刂菩酒鑫⑶低呈芩隹刂菩酒刂疲黾す馄飨蛩鱿晕⒕倒庋低撤⒊黾す猓鱿晕⒕倒庋低辰す饩劢褂谖挥谒鲅凡馐蕴ǖ脑夭Ｆ系难罚⒔藕糯莞龇治瞿？�。优选的是，所述的便携式拉曼光谱仪，所述微区系统还包括扫描装置和第二成像模块，其中，所述扫描装置连接于所述控制芯片，对位于所述样品测试台的载玻片上的样品进行扫描，所述第二成像模块连接于所述分析�？椋龅诙上衲？榛沽佑谒隹刂菩酒龅诙上衲？槭芩隹刂菩酒刂葡允纠淄迹宜鱿涮宓南允酒饕灿胨龅诙上衲？榱�。优选的是，所述的便携式拉曼光谱仪，还包括电源芯片，所述电源芯片连接于所述控制芯片，同时连接于所述主系统和微区系统，听述电源芯片受所述控制芯片控制，向所述主系统供电，或所述电源芯片受所述控制芯片控制，同时向所述主系统和微区系统供电。优选的是，所述的便携式拉曼光谱仪，所述微区系统还包括滑台，其与所述显微镜光学系统连接，带动所述显微镜光学系统相对于所述样品测试台上下运动。优选的是，所述的便携式拉曼光谱仪，所述微区系统还包括滑台，其与所述样品测试台连接，带动所述样品测试台相对于所述显微镜光学系统上下运动。本发明所述的便携式拉曼光谱仪，将微区系统集成入拉曼光谱仪系统，并在此基础上形成了便携式拉曼光谱仪。此便携式拉曼光谱仪借由微区系统，可以实现对样品表面的微米级分析，大大降低了样品量的需求；在仅使用主系统分析时，又可以开展常规的大样品量的分析。因此，本发明是对便携式拉曼光谱仪的一种补充，可推动用于在线分析的便携式拉曼光谱仪的发展。
图1为本发明所述的便携式拉曼光谱仪的内部结构示意图。图2为本发明所述的便携式拉曼光谱仪的外部结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1和图2所示，本发明提供一种便携式拉曼光谱仪，包括主系统，其包括有激光器3、激光探头、分析�？�2和第一成像�？椋渲校黾す馄�3、激光探头、分析�？� 2和第一成像�？橐来瘟樱灰约拔⑶低常浒ㄓ邢晕⒕倒庋低�6，其中，所述显微镜光学系统6连接于所述激光器3，所述显微镜光学系统6还连接于所述分析�？�2，所述显微镜光学系统6的下方设置有可承载载玻片的样品测试台11。上述便携式拉曼光谱仪就是在拉曼光谱主系统上集成了微区系统。上述主系统包含了激光器3、激光探头、分析�？�2和第一成像�？�(未示出)，并且，上述四部分依次连接。其中，第一成像模块集成于分析�？�2内部。使用主系统进行在线检测时，激光器3生成的激光经由激光探头8照射于样品表面，激光探头同时对来自于样品表面的散射光进行收集，并传递至分析�？�2对此拉曼信号进行采集和分析，分析结果经由第一成像�？橐岳淄嫉男问较允居谙允酒�15。上述分析过程主要是针对样品量较大的情况，在样品量较小时，则启动微区系统。 使用微区系统时，激光器3所发生的激光进入显微镜光学系统6的光路，承载有样品的载玻片位于样品测试台7，显微镜光学系统6对激光聚焦，并将照射于样品，样品散射光再经由显微镜光学系统6传递至分析�？�2，从而可对拉曼信号进行采集和分析，分析结果由第二成像�？�1以拉曼谱图的形式显示于显示器15。显微镜光学系统6对激光具有聚焦功能， 缩小检测区域，也就降低了对样品量的需要。一般情况下，便携式拉曼光谱仪不具备微区系统，本发明的便携式拉曼光谱仪集成了微区系统，实现了对样品表面的微米级检测，使得便携式拉曼光谱仪在现场检测中的应用更加广泛。在一个实施例中，主系统和微区系统的工作过程均依赖于控制芯片4。主系统所包含的激光器3、分析�？�2以及第一成像�？榫佑诳刂菩酒�4，受控制芯片4的控制，激光器3向激光探头发出激光，分析�？�2对来自于样品的散射光进行采集和分析，而成像是依靠第一成像模块实现，通过第一成像�？榻淄枷允居谙允酒�15。通过控制芯片4控制微区系统进入工作状态。在一个实施例中，显微镜光学系统6 采用共焦显微技术。因此，微区系统还含有扫描装置，扫描装置实现了对样品的扫描观测， 与共焦显微技术一起，对样品进行无损地分层扫描，达到“光学切片”的效果，对样品进行三维的逐点、逐行、逐层的微区分析。通过显微镜光学系统6的共焦针孔的拉曼信号，经会聚， 至分析�？�2的单色仪的入口狭缝，由单色仪分光、成像，通过第二成像�？�1显示为拉曼谱图，形成所谓样品物质组分分布的“地形图”。这其中，显微镜光学系统6的工作过程的控制、扫描装置的工作过程的控制、以及第一成像模块与第二成像�？橹涞那谢欢际怯煽刂菩酒�4实现。所述的便携式拉曼光谱仪中，所述主系统的激光器3、分析�？�2和第一成像�？橐约八鑫⑶低尘柚糜谝幌涮�13内，所述激光探头位于所述箱体13外侧，其中，所述箱体13在与所述样品测试台11对应的位置设置有一狭长的孔12，所述样品测试台11通过所述狭长的孔12与所述箱体13的外部相通，所述箱体13的一侧还设置有显示器15，所述显示器15与所述第一成像模块连接。所述的便携式拉曼光谱仪中，所述箱体13上方还设置有一提拉装置14。所述的便携式拉曼光谱仪，还包括控制芯片5，其中，所述主系统连接于所述控制芯片5，所述主系统受所述控制芯片5控制，所述激光器3向所述激光探头发出激光，所述分析�？�2对拉曼信号进行采集和分析，所述第一成像�？橄允纠淄迹⑶遥鑫⑶低骋擦佑谒隹刂菩酒�5，所述微区系统受所述控制芯片5控制，所述激光器3向所述显微镜光学系统6发出激光，所述显微镜光学系统6将激光聚焦于位于所述样品测试台11 的载玻片上的样品，并将拉曼信号传递给所述分析模块2。所述的便携式拉曼光谱仪中，所述微区系统还包括扫描装置和第二成像�？�1，其中，所述扫描装置连接于所述控制芯片4，对位于所述样品测试台11的载玻片上的样品进行扫描，所述第二成像�？�1连接于所述分析模块2，所述第二成像�？�1还连接于所述控制芯片4，所述第二成像模块1受所述控制芯片4控制显示拉曼谱图，且所述箱体13的显示器15也与所述第二成像模块1连接。所述的便携式拉曼光谱仪，还包括电源芯片4，所述电源芯片4连接于所述控制芯片5，同时连接于所述主系统和微区系统，所述电源芯片4受所述控制芯片5控制，向所述主系统供电，或所述电源芯片4受所述控制芯片5控制，同时向所述主系统和微区系统供 H1^ ο所述的便携式拉曼光谱仪中，所述微区系统还包括滑台，其与所述显微镜光学系统6连接，带动所述显微镜光学系统6相对于所述样品测试台11上下运动。所述的便携式拉曼光谱仪中，所述微区系统还包括滑台，其与所述样品测试台11 连接，带动所述样品测试台11相对于所述显微镜光学系统6上下运动。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
权利要求
1.一种便携式拉曼光谱仪，其特征在于，包括主系统，其包括有激光器、激光探头、分析模块和第一成像�？椋渲校黾す馄�、激光探头、所述分析�？楹退龅谝怀上衲？橐来瘟樱灰约拔⑶低常浒ㄓ邢晕⒕倒庋低常渲校鱿晕⒕倒庋低沉佑谒黾す馄鳎� 所述显微镜光学系统还连接于所述分析�？椋鱿晕⒕倒庋低车南路缴柚糜锌沙性卦夭Ｆ难凡馐蕴�。
2.如权利要求1所述的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述主系统的激光器、分析�？楹偷谝怀上衲？橐约八鑫⑶低尘柚糜谝幌涮迥冢黾す馓酵肺挥谒鱿涮逋獠啵渲校鱿涮逶谟胨鲅凡馐蕴ǘ杂Φ奈恢蒙柚糜幸幌脸さ目祝鲅凡馐蕴ㄍü鱿脸さ目子胨鱿涮宓耐獠肯嗤ǎ鱿涮宓囊徊嗷股柚糜邢允酒鳎鱿允酒饔胨龅谝怀上衲？榱印�
3.如权利要求2所述的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述箱体上方还设置有一提拉装置。
4.如权利要求2所述的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，还包括控制芯片，其中，所述主系统连接于所述控制芯片，所述主系统受所述控制芯片控制，所述激光器向所述激光探头发出激光，所述分析模块对拉曼信号进行采集和分析，所述第一成像�？橄允纠淄迹� 并且，所述微区系统也连接于所述控制芯片，所述微区系统受所述控制芯片控制，所述激光器向所述显微镜光学系统发出激光，所述显微镜光学系统将激光聚焦于位于所述样品测试台的载玻片上的样品，并将拉曼信号传递给所述分析�？�。
5.如权利要求4所述的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述微区系统还包括扫描装置和第二成像�？椋渲校錾枳爸昧佑谒隹刂菩酒晕挥谒鲅凡馐蕴ǖ脑夭Ｆ系难方猩瑁龅诙上衲？榱佑谒龇治瞿？椋龅诙上衲？榛沽佑谒隹刂菩酒龅诙上衲？槭芩隹刂菩酒刂葡允纠淄迹宜鱿涮宓南允酒饕灿胨龅诙上衲？榱印�
6.如权利要求4或5所述的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，还包括电源芯片，所述电源芯片连接于所述控制芯片，同时连接于所述主系统和微区系统，所述电源芯片受所述控制芯片控制，向所述主系统供电，或所述电源芯片受所述控制芯片控制，同时向所述主系统和微区系统供电。
7.如权利要求2所述的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述微区系统还包括滑台，其与所述显微镜光学系统连接，带动所述显微镜光学系统相对于所述样品测试台上下运动。
8.如权利要求2所述的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述微区系统还包括滑台，其与所述样品测试台连接，带动所述样品测试台相对于所述显微镜光学系统上下运动。
全文摘要
本发明公开了一种便携式拉曼光谱仪，包括主系统，其包括有激光器、激光探头、分析模块和第一成像�？椋渲校黾す馄�、激光探头、所述分析模块和所述第一成像�？橐来瘟樱灰约拔⑶低常浒ㄓ邢晕⒕倒庋低常渲校鱿晕⒕倒庋低沉佑谒黾す馄鳎鱿晕⒕倒庋低郴沽佑谒龇治瞿？椋鱿晕⒕倒庋低车南路缴柚糜锌沙性卦夭Ｆ难凡馐蕴�。本发明中，此便携式拉曼光谱仪借由微区系统，大大降低了样品量的需求；在仅使用主系统分析时，又可以开展常规的大样品量的分析。本发明是对便携式拉曼光谱仪的一种补充，可推动便携式拉曼光谱仪的发展。
文档编号G01N21/65GK102313729SQ20111021701
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者吴红彦, 纪军, 袁丁, 赵喜 申请人:北京华泰诺安科技有限公司
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