专利名称：紫外拉曼光谱仪光路调节装置及紫外拉曼光谱仪的制作方法
技术领域：
本实用新型关于拉曼光谱技术，特别关于一种紫外拉曼光谱仪光路调节装置及紫
外拉曼光谱仪。
背景技术：
拉曼光谱是一项重要的现代光谱技术，它广泛应用于化学，物理，生物和材料科学等领域，是鉴定物质分子结构的有力工具。 紫外拉曼光谱仪一般由紫外激光器发光源、光路系统、分光系统、信号采集及数据处理系统组成。拉曼光谱仪的性能分别决定于激光器发光源、光路系统、分光系统、信号采集及数据处理系统的性能。而在实际使用中，激光器、分光系统、信号采集及数据处理系统的性能相对稳定，通常不需调整， 一般只需要调整光路系统。光路系统包括激光光路和收集光路；激光光路是将激发光聚焦至样品上，而收集光路是将样品的拉曼散射光收集后导入分光系统。由于拉曼散射光为不可见光，所以不能通过肉眼观察光路系统的调节。[0004] 现有技术中将纸类材料放入光路中，利用紫外光在纸类材料上能产生可见蓝光的特性，用肉眼的监视光路进行光路调节。但是纸类材料只能无限靠近光谱仪的入射口 ，使得收集的紫外拉曼散射光不能精确汇聚于光谱仪的入射口 ；且这种方案不能在暗室中进行，与紫外拉曼光谱仪的光路系统要放在暗室中矛盾；再有，人眼无法准确判断光的强度。[0005] 现有技术还采用读取信号采集及数据处理系统的拉曼散射光信号的方法，通过监视信号强度来调节光路。此方案必须在已能测到信号的前提下方可行，否则将无法判断是样品本身无信号还是光路没有调整好；并且由于通常拉曼散射光信号非常弱，有些样品的信号采集时间会达到几分钟，对于此类样品按此方案来调整光路周期过长。

发明内容本实用新型的目的在于提供一种紫外拉曼光谱仪光路调节装置及紫外拉曼光谱仪，以实现对拉曼散射光的光路调节。 为了实现上述目的，本实用新型提供一种紫外拉曼光谱仪光路调节装置，所述的紫外拉曼光谱仪光路调节装置包括待测光谱获取单元，获取激光照射样品后汇聚的待测光谱；光谱成像板，具有一标有坐标的成像面，所述标有坐标的成像面接收所述待测光谱获取单元发来的待测光谱，并呈现所述待测光谱的影像；摄像单元，摄取所述标有坐标的成像面及待测光谱的影像；图像监视单元，与所述的摄像单元相连接，将所述摄像单元摄取的标有坐标的成像面及待测光谱的影像进行显示。 为了实现上述目的，本实用新型还提供一种紫外拉曼光谱仪，所述的紫外拉曼光谱仪包括所述的紫外拉曼光谱仪包括激光光源、激光光路装置、光路收集装置和分光装置；所述激光光源发射的激光依次经过所述的激光光路装置及光路收集装置发射到所述分光装置的入射口 ；所述的紫外拉曼光谱仪还包括光路调节装置，其中，所述的光路调节装置包括待测光谱获取单元，获取所述光路收集装置发射的激光照射样品后汇聚的待测光谱；光谱成像板，具有一标有坐标的成像面，所述标有坐标的成像面接收所述待测光谱获取单元发来的待测光谱，并呈现所述待测光谱的影像；摄像单元，摄取所述标有坐标的成像面及待测光谱的影像；图像监视单元，与所述的摄像单元相连接，将所述摄像单元摄取的标有坐标的成像面及待测光谱的影像进行显示。 本实用新型的有益技术效果利用紫外激光打到样品上产生的瑞利散射光强度很高及与具有相同的光学传输特性的特点，通过紫外拉曼光谱仪光路调节装置监视光斑的大小及形状，对光路系统进行调节，实现了对拉曼散射光的光路调节。

图1为现有的紫外拉曼光谱仪的结构示意图； 图2为本实用新型紫外拉曼光谱仪光路调节装置的结构示意图； 图3为本实用新型的紫外拉曼光谱仪的结构示意图； 图4为本实用新型光谱成像的结构示意图； 图5为荧光板上的光谱像示意图； 图6为本实用新型CCD摄像头的图像拍摄及传输示意图； 图7为本实用新型计算机显示的拍摄图像示意图； 图8为本实用新型光路系统调节完成后计算机显示的拍摄图像示意图； 图9为本实用新型将光谱获取单元移入光路系统的示意图； 图10为本实用新型将光谱获取单元移入光路系统的示意图； 图11为本实用新型实施例的方法流程图。
具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 图1为现有的紫外拉曼光谱仪的结构示意图；如图l所示，紫外拉曼光谱仪包括激光光源101、光路系统(激光光路装置102、光路收集装置103)及分光装置104，紫外拉曼光谱仪还包括信号采集装置。激光光源101 —般为紫外激光器，从激光光源101产生的紫外激光，依次经过激光光路装置102、光路收集装置103、分光装置104及信号采集装置。通常情况下，紫外拉曼光谱仪中的激光光源101、光分光装置104及信号采集装置不需要调节，光路系统调节的好坏直接决定紫外拉曼光谱仪的性能，现有光路系统的调节不能保证光路收集装置103将待测光谱发射到分光装置104的入射口 ，也不能保证光路收集装置103发射到分光装置104入射口的待测光谱强度最强。 为了精确的调节光路系统，本实用新型提供了一种紫外拉曼光谱仪光路调节装置，如图2所示，所述的紫外拉曼光谱仪光路调节装置包括待测光谱获取单元201，获取激光照射样品后汇聚的待测光谱；光谱成像板202，具有一标有坐标的成像面，所述标有坐标的成像面接收所述待测光谱获取单元发来的待测光谱，并呈现所述待测光谱的影像；摄像单元203，摄取所述标有坐标的成像面及待测光谱的影像；图像监视单元204，与所述的摄像单元相连接，将所述摄像单元摄取的标有坐标的成像面及待测光谱的影像进行显示。[0024] 待测光谱获取单元201可以包括反光板，光谱成像板202可以为荧光板(紫外荧光板)，所述的荧光板为涂敷有紫外荧光粉的毛玻璃，并且上面带有坐标。所述的摄像单元203可以为CCD摄像头，还可以为除了CCD摄像头以外的其它探测器。所述的图像监视单元可以是计算机。 图3为本实用新型的紫外拉曼光谱仪的结构示意图；所述的紫外拉曼光谱仪包括激光光源101、激光光路装置102、光路收集装置103和分光装置104 ;所述激光光源101发射的激光依次经过所述的激光光路装置102及光路收集装置103发射到所述分光装置104的入射口 ；所述的紫外拉曼光谱仪还包括光路调节装置，其中，所述的光路调节装置包括待测光谱获取单元201，获取激光照射样品后汇聚的待测光谱；光谱成像板202，具
有一标有坐标的成像面，所述标有坐标的成像面接收所述待测光谱获取单元发来的待测光谱，并呈现所述待测光谱的影像，成像面上坐标与影像的位置关系与待测光谱发射到所述
入射口的位置关系相对应；摄像单元203，摄取所述标有坐标的成像面及待测光谱的影像；图像监视单元204，与所述的摄像单元相连接，将所述摄像单元摄取的标有坐标的成像面及待测光谱的影像进行显示。 光路调节人员根据图像监视单元显示的坐标与影像的位置关系调节所述光路收集装置将待测光谱发射到所述分光装置的入射口的位置。 所述的紫外拉曼光谱仪还包括电动平移台，所述的电动平移台与所述的光路调节装置相耦合，将所述光路调节装置移入或移出所述光路收集装置与分光装置之间的光路。 紫外拉曼光谱仪是对紫外激光打到样品上产生的拉曼散射光信号进行分析，鉴定物质分子的结构特性。紫外激光经激光光路将激光照射到待测样品上，样品受激光照射后会产生拉曼散射光信号，同时还会有很强的瑞利散射光信号。拉曼散射光的波长与激发光不同，具体由样品的特性决定，而瑞利散射则与激发光波长相同与样品无关，而且瑞利散射的强度要比拉曼散射的强度高几个数量级。瑞利散射与拉曼散射除在波长和强度上有区别外其它光学特性相同，所以拉曼光谱仪的收集光路会将两种散射光信号均进行收集。而在测试中瑞利散射会对拉曼散射的测量产生干扰，所以拉曼光谱仪都会尽量消除瑞利散射的干扰，所用方法有两种一是在光谱仪的入口处增加陷波滤波片(notch filter)滤除瑞利散射光；另一种方案是用多级联光谱仪进行多次分光来消除瑞利散射对测试的影响。但是，瑞利散射的强度高，并且与拉曼散射经收集光路后具有相同的光学传输特性的特点，我们正是利用瑞利散射的上述特性，通过紫外拉曼光谱仪光路调节装置对瑞利散射进行分析，以完成对拉曼散射光的光路调节。 下面以待测光谱获取单元201包括反光板，光谱成像板是荧光板，摄像单元203是CCD摄像头为例说明本实用新型的具体实施方式
。 图4为本实用新型光谱成像的结构示意图；如图4所示，激光光源101发射的激光依次经过所述的激光光路装置102及光路收集装置103产生待测光谱发射到所述分光装置104的入射口 403。在待测光谱进入分光装置104之前，被待测光谱获取单元201获取，待测光谱获取单元201的反光板401将待测光谱反射到荧光板板402上，荧光板板402上具有一标有坐标的成像面，所述标有坐标的成像面接收所述待测光谱获取单元发来的待测光谱，并呈现所述待测光谱的影像，所述待测光谱的影像在荧光板显示为一个光斑。图5为荧光板的成像面上的光谱像示意图，如图5所示，荧光板的成像面上有坐标，坐标可以表示光斑的位置及大小。 在荧光板上生成光斑之后，要利用CCD摄像头拍摄光谱像的图像，并将拍摄的图像传输到计算机，以显示拍摄的图像。图6为本实用新型CCD摄像头的图像拍摄及传输示意图，如图6所示，CCD摄像头601拍摄图5中的光斑，然后将拍摄的光斑的图像传输到计算机602进行显示。 图7为本实用新型计算机显示的拍摄图像示意图，所述成像面上的坐标与影像的位置关系与待测光谱发射到所述入射口的位置关系相对应。在光路收集装置与分光装置之间的光路(光路)中放置光路调节装置时，成像面上的坐标的中心位置与分光装置入射口的中心位置要与分光板严格成镜像关系，这样才能保证当光谱的影像位于成像面上的坐标的中心时，光路收集装置103发射到分光装置104的入射口 403的待测光谱能完全进入分光装置104的入射口 403。 光路调节人员根据计算机602显示的坐标与影像的位置关系调节所述光路收集装置将待测光谱发射到所述分光装置的入射口 403的位置。如图7所述，计算机屏幕上显示的光斑不在荧光板的中心，光路调节人员需要对光路进行调整，直到光斑在成像面上坐标的中心，并且光斑最小(光斑越小，光强越强)。如图8所示，为光路调整好之后的光斑大小及位置。 紫外拉曼光谱仪还包括电动平移台，所述的电动平移台与所述的光路调节装置相耦合，将所述光路调节装置移入或移出光路收集装置103与分光装置104之间的光路。当调试人员进行光路调节时，要通过电动平移台将待测光谱获取单元201移入光路收集装置103与分光装置104之间的光路，以获取待测光谱。本实用新型还可以将待测光谱获取单元201及光谱成像板202 —起移入光路收集装置103与分光装置104之间的光路，目的都是为了获取待测光谱，并不是为了限定本实用新型。通过计算机控制电机控制器，电机控制器控制电动平移台上的电机，使电动平移台沿着导轨移入光路收集装置103与分光装置104之间的光路。图9为本实用新型将光谱获取单元移入光路的示意图，将待测光谱获取单元201(包括反光板901)及光谱成像板202(荧光板902) —同移入光路收集装置103与分光装置104之间的光路。 当调试人员完成光路调节后，要通过电动平移台将待测光谱获取单元201移出光路收集装置103与分光装置104之间的光路。通过计算机控制电机控制器，电机控制器控制电动平移台上的电机，使电动平移台沿着导轨移出光路收集装置103与分光装置104之
间的光路。图io为本实用新型将光谱获取单元移入光路的示意图。 图11为本实用新型实施例的方法流程图，如图11所示，所述的方法包括以下步骤 步骤S1101 :将待测光谱获取单元201移入光路收集装置103与分光装置104之间的光路。 光路调节人员进行光路系统的调节之前，要通过电动平移台将待测光谱获取单元201移入光路收集装置103与分光装置104之间的光路，以获取待测光谱。通过计算机控制电机控制器，电机控制器控制电动平移台上的电机，使电动平移台沿着导轨移入光路收集装置103与分光装置104之间的光路。 步骤SI 102 :待测光谱获取单元201的反光板401将获取的待测光谱反射到光谱成像板202荧光板的成像面上。 步骤S1103 :反射的待测光谱在荧光板的成像面上生成待测光谱的影像。 待测光谱的影像在荧光板显示为一个光斑，成像面上包括坐标，坐标可以表示该
光斑的位置及大小。 步骤S1104 :CCD摄像头拍摄待测光谱的影像及标有坐标的成像面的图像，并将图像传输到计算机。 在荧光板的成像面上生成光斑之后，要利用CCD摄像头拍摄待测光谱的影像及标有坐标的成像面的图像，并将拍摄的图像传输到计算机，以显示拍摄的图像。[0044] 步骤S1105 :计算机显示CCD摄像头拍摄的图像。[0045] 步骤S1106 :根据计算机显示的图像调节光路系统。 计算机屏幕上显示的光斑可能不在成像面上坐标的中心，并且光斑的直径可能不是最小，光路调节人员需要对光路进行调整，直到成像面上的光斑在坐标的中心，并且光斑最小。 步骤S1107 :将待测光谱获取单元201移出光路收集装置103与分光装置104之间的光路。 光路系统调节完成后，将待测光谱获取单元201移出光路收集装置103与分光装
置104之间的光路，防止待测光谱获取单元201阻挡待测光谱进入分光装置的入射口。 利用紫外拉曼光谱仪光路调节装置调节完成光路之后，光路收集装置103产生的
待测光谱就能完全进入分光装置104的入射口中，并且此时待测光谱的光强最强。 本实用新型的有益技术效果利用紫外激光打到样品上产生的瑞利散射光强度很
高及与具有相同的光学传输特性的特点，通过紫外拉曼光谱仪光路调节装置监视光斑的大
小及形状，对光路系统进行调节，实现了对拉曼散射光的光路调节。 以上所述的具体实施方式
，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式
而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种紫外拉曼光谱仪光路调节装置，其特征在于，所述的紫外拉曼光谱仪光路调节装置包括待测光谱获取单元，获取激光照射样品后汇聚的待测光谱；光谱成像板，具有一标有坐标的成像面，所述标有坐标的成像面接收所述待测光谱获取单元发来的待测光谱，并呈现所述待测光谱的影像；摄像单元，摄取所述标有坐标的成像面及待测光谱的影像；图像监视单元，与所述的摄像单元相连接，将所述摄像单元摄取的标有坐标的成像面及待测光谱的影像进行显示。
2. 如权利要求1所述的紫外拉曼光谱仪光路调节装置，其特征在于，所述的光谱成像 板为荧光板。
3. 如权利要求1所述的紫外拉曼光谱仪光路调节装置，其特征在于，所述的摄像单元 为CCD摄像头。
4. 如权利要求1所述的紫外拉曼光谱仪光路调节装置，其特征在于，所述的图像监视 单元为计算机。
5. —种紫外拉曼光谱仪，所述的紫外拉曼光谱仪包括激光光源、激光光路装置、光路 收集装置和分光装置；所述激光光源发射的激光依次经过所述的激光光路装置及光路收集 装置发射到所述分光装置的入射口 ；其特征在于，所述的紫外拉曼光谱仪还包括光路调 节装置，其中，所述的光路调节装置包括待测光谱获取单元，获取所述光路收集装置发射的激光照射样品后汇聚的待测光谱； 光谱成像板，具有一标有坐标的成像面，所述标有坐标的成像面接收所述待测光谱获 取单元发来的待测光谱，并呈现所述待测光谱的影像；摄像单元，摄取所述标有坐标的成像面及待测光谱的影像；图像监视单元，与所述的摄像单元相连接，将所述摄像单元摄取的标有坐标的成像面 及待测光谱的影像进行显示。
6. 如权利要求5所述的紫外拉曼光谱仪，其特征在于，所述成像面上的坐标与影像的 位置关系与待测光谱发射到所述入射口的位置关系相对应。
7. 如权利要求5所述的紫外拉曼光谱仪，其特征在于，根据图像监视单元显示的坐标 与影像的位置关系调节所述光路收集装置将待测光谱发射到所述分光装置的入射口的位 置。
8. 如权利要求5所述的紫外拉曼光谱仪，其特征在于，所述的紫外拉曼光谱仪还包括 电动平移台，所述的电动平移台与所述的光路调节装置相耦合，将所述光路调节装置移入 或移出所述光路收集装置与分光装置之间的光路。
专利摘要本实用新型涉及一种紫外拉曼光谱仪光路调节装置及紫外拉曼光谱仪，所述的紫外拉曼光谱仪光路调节装置包括待测光谱获取单元，获取激光照射样品后汇聚的待测光谱；光谱成像板，具有一标有坐标的成像面，所述标有坐标的成像面接收所述待测光谱获取单元发来的待测光谱，并呈现所述待测光谱的影像；摄像单元，摄取所述标有坐标的成像面及待测光谱的影像；图像监视单元，与所述的摄像单元相连接，将所述摄像单元摄取的标有坐标的成像面及待测光谱的影像进行显示。本实用新型通过紫外拉曼光谱仪光路调节单元监视光斑的大小及形状，实现了对拉曼散射光的光路调节。
文档编号G01N21/65GK201464367SQ20092011069
公开日2010年5月12日 申请日期2009年8月6日 优先权日2009年8月6日
发明者张义伟, 陈兴海 申请人:北京卓立汉光仪器有限公司