專利名稱：顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
拉曼散射是光與物質(zhì)非彈性散射的一種現(xiàn)象，基于這一現(xiàn)象的拉曼光譜儀是現(xiàn)代重要的光譜分析技術(shù)，已經(jīng)在固體物理、半導(dǎo)體物理、催化、表面、生物化學(xué)、材料表征和寶石鑒定等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，憑借它可獲得許多有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要信息。與中子散射等其它實(shí)驗(yàn)手段相比較，拉曼散射具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如，對(duì)樣品無損傷，所需樣品極少，并可以利用顯微光路系統(tǒng)對(duì)樣品進(jìn)行微區(qū)檢測(cè)和成像測(cè)試，實(shí)驗(yàn)裝置簡便等，因而日益受到科研工作者的重視。
作為一種常規(guī)的測(cè)試儀器，很多國內(nèi)單位都?jí)蛸I了顯微拉曼譜儀。通常情況下，測(cè)試?yán)庾V的顯微拉曼譜儀是工作在可見光光波段范圍的。隨著材料制備技術(shù)和光通訊技術(shù)的發(fā)展，很多近紅外光波段材料被制備出來，如氮化銦，銻化鎵，砷化銦，銻化銦，鍺等半導(dǎo)體材料以及它們的低維納米結(jié)構(gòu)材料和三元化合物材料，又例如直徑比較大，發(fā)光在近紅外波段的碳納米管材料和一些稀土摻雜的半導(dǎo)體材料。為了取得高信噪比的光譜，最好測(cè)試顯微發(fā)光譜。如果能把可見光顯微拉曼譜儀的顯微測(cè)試功能擴(kuò)展到近紅外波段，將促進(jìn)相關(guān)近紅外材料的研究工作。在近紅外波段，拉曼信號(hào)非常弱。一個(gè)比較好的表征近紅外材料的方法就是用可見光顯微拉曼譜儀測(cè)試這些材料的拉曼光譜，而用近紅外光譜儀測(cè)試它們的近紅外光致發(fā)光譜。但是，對(duì)于一些成分不均勻的材料或一些納米結(jié)構(gòu)，在兩譜儀上測(cè)試的光譜往往不是同一點(diǎn)的，這就為同時(shí)用拉曼光譜和近紅外發(fā)光光譜表征這些材料帶來一定的困難。能否充分利用可見光顯微拉曼譜儀的顯微功能來同時(shí)測(cè)量近紅外材料的顯微拉曼和近紅外顯微發(fā)光光譜呢？發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，利用這套系統(tǒng)，可以非常方便地把可見光顯微拉曼譜儀和近紅外發(fā)光光譜儀的相關(guān)功能結(jié)合起來。利用可見光顯微拉曼譜儀的顯微功能和掃描功能，可以在同一樣品點(diǎn)分別測(cè)量材料的顯微拉曼光譜和近紅外顯微發(fā)光光譜。
本發(fā)明一種顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括
可見光顯微拉曼光譜儀，該譜儀包括了樣品平臺(tái)和工作在可見光范圍的探測(cè)器；反射鏡，該反射鏡位于可見光顯微拉曼光譜儀的光路上；透鏡，該透鏡位于反射鏡折射的光路上；三維調(diào)節(jié)架，該三維調(diào)節(jié)架位于透鏡的光路上；多模石英光纖，該多模石英光纖的一端固定在三維調(diào)節(jié)架上；近紅外光譜儀，該近紅外光譜儀與多模石英光纖的另一端連接；反射鏡將從可見光顯微拉曼光譜儀樣品平臺(tái)上樣品發(fā)出的熒光信號(hào)偏離原方向，熒光信號(hào)經(jīng)過透鏡會(huì)聚后準(zhǔn)確地入射到位置由三維調(diào)節(jié)架精密地調(diào)整的多模石英光纖內(nèi)芯，多模石英光纖隨之將信號(hào)傳輸?shù)浇t外光譜儀進(jìn)行熒光光譜測(cè)量。
其中反射鏡鍍有金膜或鋁膜，以提高近紅外信號(hào)的反射率。
其中單獨(dú)使用可見光顯微拉曼光譜儀時(shí)，反射鏡必須移離光路，以保證拉曼信號(hào)的通過。
其中可見光顯微拉曼光譜儀的樣品平臺(tái)為二維自動(dòng)平臺(tái)或普通的樣品平臺(tái)。
其中可見光顯微拉曼光譜儀配備有一工作在近紅外波段的顯微物鏡。
其中三維調(diào)節(jié)架上有光纖適配器。
其中光纖適配器用來把多模石英光纖固定在三維調(diào)節(jié)架上。
本發(fā)明的顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，可應(yīng)用到拉曼光譜和光致發(fā)光光譜的測(cè)試中去。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容及特點(diǎn)，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)的描述，其中圖1是顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖。
圖2是三維調(diào)節(jié)架XYZ和多模石英光纖FB以及它們的固定裝置的照片。
圖3是利用聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)所測(cè)試的量子點(diǎn)微腔同一樣品點(diǎn)的顯微拉曼光譜和顯微發(fā)光光譜。
圖4是利用近紅外發(fā)光譜儀測(cè)試的量子點(diǎn)微腔的近紅外發(fā)光光譜。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明一種顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可見光顯微拉曼光譜儀RS，該譜儀包括了樣品平臺(tái)SP和工作在可見光范圍的探測(cè)器GD，該可見光顯微拉曼光譜儀RS的樣品平臺(tái)SP為二維自動(dòng)平臺(tái)或普通的樣品平臺(tái)，該可見光顯微拉曼光譜儀RS配備有一工作在近紅外波段的顯微物鏡；反射鏡RF，該反射鏡RF位于可見光顯微拉曼光譜儀RS的光路上，該反射鏡RF鍍有金膜或鋁膜，以提高近紅外信號(hào)的反射率；透鏡LNS，該透鏡LNS位于反射鏡RF折射的光路上；三維調(diào)節(jié)架XYZ，該三維調(diào)節(jié)架XYZ位于透鏡LNS的光路上，該三維調(diào)節(jié)架XYZ上有光纖適配器，該光纖適配器用來把多模石英光纖FB固定在三維調(diào)節(jié)架XYZ上；多模石英光纖FB，該多模石英光纖FB的一端固定在三維調(diào)節(jié)架XYZ上；近紅外光譜儀IR，該近紅外光譜儀IR與多模石英光纖FB的另一端連接；反射鏡RF將從可見光顯微拉曼光譜儀RS樣品平臺(tái)SP上樣品發(fā)出的熒光信號(hào)偏離原方向，熒光信號(hào)經(jīng)過透鏡LNS會(huì)聚后準(zhǔn)確地入射到位置由三維調(diào)節(jié)架XYZ精密地調(diào)整的多模石英光纖FB內(nèi)芯，多模石英光纖FB隨之將信號(hào)傳輸?shù)浇t外光譜儀IR進(jìn)行熒光光譜測(cè)量。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1所示，本發(fā)明顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一可見光顯微拉曼光譜儀RS，配備有二維自動(dòng)平臺(tái)或普通的樣品平臺(tái)，和一工作在近紅外波段的顯微物鏡；一鍍有鋁膜或金膜的反射鏡RF；一透鏡LNS，收集熒光信號(hào)并把信號(hào)會(huì)聚到多模石英光纖FB；一三維調(diào)節(jié)架XYZ；一固定在三維調(diào)節(jié)架XYZ上的多模石英光纖FB；一近紅外光譜儀IR。
可見光顯微拉曼光譜儀RS和近紅外光譜儀IR是這套顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)的主要組成部分。我們?cè)诳梢姽怙@微拉曼光譜儀的信號(hào)光路(圖1中的虛線)中插入一鍍有金膜或鋁膜的反射鏡RF，把信號(hào)反射到另一方向。透鏡LNS把反射的信號(hào)光聚焦到固定在三維調(diào)節(jié)架XYZ上的多模石英光纖FB上。通過調(diào)節(jié)三維調(diào)節(jié)架XYZ，使得聚焦的信號(hào)光會(huì)聚到多模石英光纖FB的內(nèi)芯。多模石英光纖FB然后把信號(hào)傳輸?shù)浇t外光譜儀IR來測(cè)試樣品的顯微近紅外光致發(fā)光譜。把反射鏡RF移走，就可以測(cè)試同一樣品點(diǎn)的可見光顯微拉曼光譜。我們?cè)O(shè)計(jì)的三維調(diào)節(jié)架XYZ和多模石英光纖FB以及它們的固定裝置的照片如圖2所示。
作為一個(gè)實(shí)例，我們利用該系統(tǒng)測(cè)量了一生長在上下兩組高反射率分布式布拉格發(fā)生器(各16層鎵砷/鋁砷多量子阱)中心的量子點(diǎn)的量子點(diǎn)微腔樣品的光學(xué)性質(zhì)。利用圖1的聯(lián)合系統(tǒng)，我們先測(cè)了633納米激光激發(fā)的量子點(diǎn)微腔的拉曼譜，如圖3(a)所示。由于633納米激光的穿透深度比較淺，我們只測(cè)到了上分布式布拉格發(fā)生器的鎵砷/鋁砷多量子阱的拉曼信號(hào)，其中位于293厘米倒數(shù)是鎵砷量子阱的縱光學(xué)聲子模，而位于403厘米倒數(shù)是鋁砷量子阱的縱光學(xué)聲子模。當(dāng)我們把反射鏡RF放置在圖1的光路中，通過透鏡LNS把信號(hào)光引入光纖，再聯(lián)接到近紅外光譜儀上后，我們測(cè)了量子點(diǎn)微腔同一樣品點(diǎn)的近紅外光致發(fā)光譜，如圖3(b)所示，其中870納米的發(fā)光峰來源于鎵砷量子阱的帶邊發(fā)射，而1050納米附近的發(fā)光峰來源于量子點(diǎn)微腔里量子點(diǎn)電子態(tài)基態(tài)的熒光發(fā)射。
我們單獨(dú)用近紅外光譜儀測(cè)試了量子點(diǎn)微腔樣品的光致發(fā)光譜，同樣采用633納米的激光激發(fā)樣品，發(fā)光譜如圖4所示。比較圖3(b)和圖4，我們可以看出兩發(fā)光譜非常相似，發(fā)光峰強(qiáng)度的細(xì)微差別是光纖對(duì)不同波長的信號(hào)光具有不同的透過率所致。
以上實(shí)例說明我們?cè)O(shè)計(jì)的這套顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)具有一非常顯著的特點(diǎn)，就是利用該系統(tǒng)，我們可以在可見波段和近紅外波段分別測(cè)量同一樣品點(diǎn)的拉曼光譜和近紅外發(fā)光光譜，同時(shí)在測(cè)試近紅外光致發(fā)光譜時(shí)可以充分利用顯微拉曼光譜儀的很多功能，例如共焦，成像和顯微等功能。
權(quán)利要求
1.一種顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括可見光顯微拉曼光譜儀，該譜儀包括了樣品平臺(tái)和工作在可見光范圍的探測(cè)器；反射鏡，該反射鏡位于可見光顯微拉曼光譜儀的光路上；透鏡，該透鏡位于反射鏡折射的光路上；三維調(diào)節(jié)架，該三維調(diào)節(jié)架位于透鏡的光路上；多模石英光纖，該多模石英光纖的一端固定在三維調(diào)節(jié)架上；近紅外光譜儀，該近紅外光譜儀與多模石英光纖的另一端連接；反射鏡將從可見光顯微拉曼光譜儀樣品平臺(tái)上樣品發(fā)出的熒光信號(hào)偏離原方向，熒光信號(hào)經(jīng)過透鏡會(huì)聚后準(zhǔn)確地入射到位置由三維調(diào)節(jié)架精密地調(diào)整的多模石英光纖內(nèi)芯，多模石英光纖隨之將信號(hào)傳輸?shù)浇t外光譜儀進(jìn)行熒光光譜測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，其中反射鏡鍍有金膜或鋁膜，以提高近紅外信號(hào)的反射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，其中單獨(dú)使用可見光顯微拉曼光譜儀時(shí)，反射鏡必須移離光路，以保證拉曼信號(hào)的通過。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，其中可見光顯微拉曼光譜儀的樣品平臺(tái)為二維自動(dòng)平臺(tái)或普通的樣品平臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，其中可見光顯微拉曼光譜儀配備有一工作在近紅外波段的顯微物鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，其中三維調(diào)節(jié)架上有光纖適配器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，其中光纖適配器用來把多模石英光纖固定在三維調(diào)節(jié)架上。
全文摘要
一種顯微拉曼譜儀與近紅外光譜儀的聯(lián)合測(cè)試系統(tǒng)，包括可見光顯微拉曼光譜儀，該譜儀包括了樣品平臺(tái)和工作在可見光范圍的探測(cè)器；反射鏡位于可見光顯微拉曼光譜儀的光路上；透鏡位于反射鏡折射的光路上；三維調(diào)節(jié)架位于透鏡的光路上；多模石英光纖的一端固定在三維調(diào)節(jié)架上；近紅外光譜儀與多模石英光纖的另一端連接。反射鏡將從可見光顯微拉曼光譜儀樣品平臺(tái)上樣品發(fā)出的熒光信號(hào)偏離原方向，熒光信號(hào)經(jīng)過透鏡會(huì)聚后準(zhǔn)確地入射到位置由三維調(diào)節(jié)架精密地調(diào)整的多模石英光纖內(nèi)芯，多模石英光纖隨之將信號(hào)傳輸?shù)浇t外光譜儀進(jìn)行熒光光譜測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N21/00GK101059439SQ200610011750
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月19日
發(fā)明者譚平恒, 李桂榮, 朱匯, 甘華東 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所