拉曼熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)及其光信號(hào)收集器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分析檢測(cè)儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種拉曼熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)及其光信號(hào)收集器。
【背景技術(shù)】
[0002]拉曼光譜(Ramanspectra)，是一種非彈性散射光譜。拉曼光譜分析法是基于印度科學(xué)家C.V.拉曼(Raman)所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，對(duì)與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析以得到分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方面信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。光照射到物質(zhì)上發(fā)生彈性散射和非彈性散射.彈性散射的散射光是與激發(fā)光波長(zhǎng)相同的成分，非彈性散射的散射光有比激發(fā)光波長(zhǎng)長(zhǎng)的和短的成分，統(tǒng)稱為拉曼效應(yīng)。
[0003]激光器的問(wèn)世，提供了優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度單色光，有力推動(dòng)了拉曼散射的研究及其應(yīng)用。拉曼光譜的應(yīng)用范圍遍及化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于純定性分析、高度定量分析和測(cè)定分子結(jié)構(gòu)都有很大價(jià)值。拉曼光譜可以提供快速、簡(jiǎn)單、可重復(fù)、且更重要的是無(wú)損傷的定性定量分析，它無(wú)需樣品準(zhǔn)備，樣品可直接通過(guò)光纖探頭或者通過(guò)玻璃、石英、和光纖測(cè)量。
[0004]拉曼光譜檢測(cè)是屬于微弱信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域。目前，拉曼光譜儀用于物質(zhì)識(shí)別時(shí)，只能收集后向一般0.145立體角的拉曼散射光能量，而總散射光能量是分布在整個(gè)空間中的12.56立方體角，相當(dāng)于只收集了 1.15%的有效信號(hào)能量，使本來(lái)就很弱的拉曼信號(hào)更強(qiáng)難探測(cè)。因此，如何增強(qiáng)有效光信號(hào)的收集成為需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在解決上面描述的問(wèn)題。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種解決以上問(wèn)題中的任何一個(gè)的一種拉曼熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)及其光信號(hào)收集器。具體地，本發(fā)明提供拉曼熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)及其光信號(hào)收集器，用于增強(qiáng)熒光或拉曼光信號(hào)的收集能力。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種拉曼熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)，包括拉曼熒光光譜儀和光信號(hào)收集器，其中:
[0007]所述光信號(hào)收集器具有第一焦點(diǎn)、第二焦點(diǎn)和反射內(nèi)壁，被測(cè)樣品置于所述光信號(hào)收集器的第一焦點(diǎn)處，拉曼熒光光譜儀的光接收端置于所述光信號(hào)收集器的第二焦點(diǎn)處，拉曼熒光光譜儀的發(fā)射端出射的激發(fā)光被聚焦后照射到位于所述光信號(hào)收集器的第一焦點(diǎn)處的樣品，樣品發(fā)出的散射熒光或拉曼經(jīng)所述光信號(hào)收集器內(nèi)壁反射后聚焦到所述光信號(hào)收集器的第二焦點(diǎn)處。
[0008]所述拉曼熒光光譜儀的光接收端是光信號(hào)探測(cè)器或者與光信號(hào)探測(cè)器相連接的光纖端口。
[0009]所述光信號(hào)收集器是具有第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)和反射內(nèi)壁的完整橢球或者部分橢球。
[0010]所述拉曼熒光光譜儀用于出射激發(fā)光的發(fā)射端，可以位于所述第二焦點(diǎn)處，也可以位于所述第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)連線上的任何位置，也可以位于可通過(guò)光纖或光學(xué)鏡頭將出射激發(fā)光導(dǎo)引至任何可照射到位于第一焦點(diǎn)處的樣品表面的位置。
[0011]所述拉曼熒光光譜儀的發(fā)射端和接收端都位于光信號(hào)收集器的第二焦點(diǎn)處。
[0012]所述拉曼熒光光譜儀的接收端置于光信號(hào)收集器所述第二焦點(diǎn)處，所述拉曼熒光光譜儀的發(fā)射端置于光信號(hào)收集器置于所述第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)的連線上且介于所述第一焦點(diǎn)和光信號(hào)收集器的反射腔壁之間。所述拉曼熒光光譜儀的接收端收集的立體角是3.14ο
[0013]本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種光信號(hào)收集器，內(nèi)置于包括拉曼熒光光譜儀的拉曼熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)，所述光信號(hào)收集器直接或者通過(guò)光纖與所述拉曼熒光光譜儀相連接，所述光信號(hào)收集器具有第一焦點(diǎn)、第二焦點(diǎn)和反射內(nèi)壁，
[0014]所述第一焦點(diǎn)用于放置被測(cè)樣品，
[0015]所述第二焦點(diǎn)用于放置所述拉曼熒光光譜儀的光接收端和所述拉曼熒光光譜儀的光發(fā)射端；
[0016]拉曼熒光光譜儀的發(fā)射端出射的激發(fā)光被分聚焦后照射到位于所述光信號(hào)收集器的第一焦點(diǎn)處的樣品，樣品發(fā)出的散射熒光經(jīng)所述光信號(hào)收集器內(nèi)壁反射后聚焦到所述光信號(hào)收集器的第二焦點(diǎn)處。
[0017]所述光信號(hào)收集器是具有第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)和反射內(nèi)壁的完整橢球或者部分橢球。所述第一焦點(diǎn)是橢球的右焦點(diǎn)，所述第二焦點(diǎn)是橢球的左焦點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明提供拉曼熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)及其光信號(hào)收集器，采用一種橢球狀光信號(hào)收集器，可有效擴(kuò)大收集立體角，可有效增強(qiáng)熒光或拉曼光信號(hào)的收集能力。
[0019]參照附圖來(lái)閱讀對(duì)于示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其他特性特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清晰。
【附圖說(shuō)明】
[0020]并入到說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。在這些附圖中，類似的附圖標(biāo)記用于表示類似的要素。下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021 ]圖1示例性地示出了直接耦合的拉曼熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)；
[0022]圖2示例性地示出了光纖耦合的拉曼熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)；
[0023]圖3示例性地示出了另一種光纖耦合的拉曼熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0025]目前，一般的拉曼熒光光譜儀只能收集后向一般0.145立體角的拉曼散射光能量，而總散射光能量是分布在整個(gè)空間中的12.56立方體角，相當(dāng)于只收集了1.15%的有效信號(hào)能量，使本來(lái)就很弱的拉曼信號(hào)更強(qiáng)難探測(cè)。為了解決上述拉曼熒光光譜測(cè)量中收集立體角小的問(wèn)題，本發(fā)明采用一種橢球狀光信號(hào)收集器，可有效擴(kuò)大收集立體角。
[0026]本發(fā)明的拉曼熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)，包括:拉曼熒光光譜儀和光信號(hào)收集器，其中:
[0027]所述光信號(hào)收集器具有反射內(nèi)壁，被測(cè)樣品置于所述光信號(hào)收集器的第一焦點(diǎn)處，拉曼熒光光譜儀的光接收端置于所述光信號(hào)收集器的第二焦點(diǎn)處，拉曼熒光光譜儀出射的激發(fā)光被聚焦后照射到位于所述光信號(hào)收集器的第一焦點(diǎn)處的樣品，樣品發(fā)出的散射熒光或拉曼光經(jīng)所述光信號(hào)收集器內(nèi)壁反射后聚焦到所述光信號(hào)收集器的第二焦點(diǎn)處，所述拉曼熒光光譜儀的光接收端是光信號(hào)探測(cè)器或者與光信號(hào)探測(cè)器相連接的光纖端口。
[0028]所述拉曼熒光光譜儀用于出射激發(fā)光的發(fā)射端，可以位于所述第二焦點(diǎn)處，也可以是所述第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)連線上的任何位置，優(yōu)選地是靠近第一焦點(diǎn)但并不在第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)之間的位置，也可以位于通過(guò)光纖或光學(xué)鏡頭導(dǎo)引至任何可照射到樣品表面的位置。
[0029]所述光信號(hào)收集器是具有第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)和反射內(nèi)壁的完整橢球或者部分橢球。
[0030]實(shí)施例1，直接耦合的拉曼熒光