拉曼光谱仪的制作方法

本技术涉及光学，特别是涉及一种拉曼光谱仪。

背景技术：

1、拉曼光谱仪是基于拉曼技术所制备的光学仪器，其凭借可以定性或定量无损鉴定分子“指纹信息”的优势，逐渐在医药、矿石、考古等方面得到了广泛的关注，尤其是在纳米材料和生物单细胞分析中发挥着重要作用。当单一波长的入射光聚焦在样品上时，激发的散射光中除了含有与入射光相同频率的散射光外，还有与入射光频率不同的频率增大或频率减小的散射光。前者为瑞利散射，后者为拉曼散射。相比瑞利散射，拉曼散射信号极弱，约为瑞利散射强度的10-6。拉曼光谱仪即是通过检测分子的拉曼散射光来获取分子的振动、转动指纹信息实现对分子结构的研究分析。

2、相关技术中的拉曼光谱仪包括实验室级别的大型拉曼仪和便携式拉曼仪，对于实验室级别的大型拉曼光谱仪，虽然满足光谱检测多功能化，但其光学系统复杂，尺寸庞大且价格昂贵；而对于便携式拉曼光谱仪，由于其整体光学系统采用微型化光学元件来减小整体光学系统尺寸，相应的，该类拉曼光谱仪的功能单一，仅可满足拉曼光谱检测需求。

3、鉴于此，如何制备同时满足低成本、小尺寸、多功能化需求的拉曼光谱仪，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种拉曼光谱仪，该拉曼光谱仪低成本、小尺寸且多功能化，可以满足多种光谱的检测的现实需求。

2、为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

3、本发明实施例提供了一种拉曼光谱仪，包括光源系统、多模式切换系统及单模式检测系统；

4、其中，所述光源系统包括适用于不同光谱检测模式的多类光源；

5、所述多模式切换系统包括光线调节元件组和多个模式位置区，每个模式位置区对应一种光谱检测模式；用于通过将所述光线调节元件组中各光学元件移动至相应的模式位置区，以连通相应光谱检测模式下的子光路系统；

6、所述单模式检测系统包括多条子光路系统，每个子光路系统对应实现一种光谱检测模式。

7、可选的，所述光源系统包括激光光源和/或白光光源和/或宽谱光源；

8、所述激光光源用于出射激光光束，作为拉曼光谱检测模式和荧光光谱检测模式下的光源；

9、所述白光光源作为白光显微成像观测模式的光源；

10、所述宽谱光源作为吸收光谱检测模式下的光源。

11、可选的，所述光谱检测模式为白光显微成像观测模式，所述单模式检测系统包括白光显微成像观测子光路系统；

12、所述白光显微成像观测子光路系统包括第一透镜、第一反射镜和摄像装置，在所述光线调节元件组中的物镜和透反功能元件位于白光模式位置区时被连通；所述白光光源出射光束通过所述第一透镜、所述透反功能元件、所述物镜入射至样品检测池的第一待测样品，所述第一待测样品的反射光线依次经过所述物镜、所述透反功能元件、所述第一反射镜入射至所述摄像装置，以对所述第一待测样品进行白光显微成像观测。

13、可选的，所述光线调节元件组还包括第二反射镜；所述第二反射镜位于白光模式位置区；

14、所述第一待测样品的反射光线依次经过所述物镜、所述透反功能元件、所述第二反射镜、所述第一反射镜入射至所述摄像装置，以对所述第一待测样品进行白光显微成像观测。

15、可选的，所述光谱检测模式为吸收光谱检测模式或拉曼光谱检测模式或荧光光谱检测模式，所述单模式检测系统还包括分光测量系统；

16、所述分光测量系统包括光线传播改变元件、光栅、聚焦元件和图像传感器；入射光线依次经过所述光线传播改变元件、所述光栅、所述聚焦元件后，被投射至所述图像传感器；

17、其中，所述光栅包括正反面为刻痕数密度不同的第一光栅和第二光栅，所述第一光栅的刻痕数密度小于所述第二光栅的刻痕数密度。

18、可选的，所述光谱检测模式为吸收光谱检测模式，所述单模式检测系统包括吸收光谱检测子光路系统；

19、所述吸收光谱检测子光路系统包括第二透镜、第三反射镜、第四反射镜、第三透镜、狭缝和所述分光测量系统，在转动所述光栅的第一光栅为正面，且所述光线调节元件组的各光学元件均移动至吸收模式位置区时被连通；

20、所述宽谱光源出射光束通过所述第二透镜和所述第三反射镜入射至样品检测池的第二待测样品，所述第二待测样品的反射光线依次经过所述第四反射镜、所述第三透镜、所述狭缝进入所述分光测量系统，以对所述第二待测样品进行吸收光谱检测。

21、可选的，所述光谱检测模式为拉曼光谱检测模式，所述单模式检测系统包括拉曼光谱检测子光路系统；

22、所述拉曼光谱检测子光路系统包括第四反射镜、第五反射镜、第三透镜、狭缝和所述分光测量系统，在转动所述光栅的第二光栅为正面，且所述光线调节元件组的第一长通滤光片、第二长通滤光片位于光轴，所述拉曼光谱检测子光路系统中其余各光学元件均移动至拉曼模式位置区时被连通；

23、所述激光光源出射光束通过所述第五反射镜、所述第一长通滤光片、所述光线调节元件组的物镜入射至样品检测池的第三待测样品，所述第三待测样品的反射光线依次经过所述物镜、所述第一长通滤光片、所述第二长通滤光片、所述第四反射镜、所述第三透镜、所述狭缝进入所述分光测量系统，以对所述第三待测样品进行拉曼光谱检测。

24、可选的，所述拉曼光谱检测子光路系统还包括中性密度滤光片和激光扩束器；

25、所述激光光源出射光束通过所述中性密度滤光片、所述第五反射镜、所述激光扩束器、所述第一长通滤光片、所述物镜入射至所述第三待测样品。

26、可选的，根据拉曼频移检测范围调节所述光栅的入射角位置，以进行拉曼光谱检测；

27、其中，所述入射角位置为所述光栅的正面与所述拉曼光谱检测子光路系统的光轴的角度。

28、可选的，所述光谱检测模式为荧光光谱检测模式，所述单模式检测系统包括荧光光谱检测子光路系统；

29、所述荧光光谱检测子光路系统包括第四反射镜、第五反射镜、第三透镜、狭缝和所述分光测量系统，在转动所述光栅至目标位置，且所述光线调节元件组的第一长通滤光片、第二长通滤光片位于光轴，所述荧光光谱检测子光路系统中其余各光学元件均移动至荧光模式位置区时被连通；所述目标位置为根据当前检测波段确定的所述光栅的正面及所述光栅与光轴的夹角；

30、所述激光光源出射光束通过所述第五反射镜、所述第一长通滤光片、所述光线调节元件组的物镜入射至样品检测池的第四待测样品，所述第四待测样品的反射光线依次经过所述物镜、所述第一长通滤光片、所述第二长通滤光片、所述第四反射镜、所述第三透镜、所述狭缝进入所述分光测量系统，以对所述第四待测样品进行不同波段的荧光光谱检测。

31、可选的，所述荧光光谱检测子光路系统还包括中性密度滤光片和激光扩束器；

32、所述激光光源出射光束通过所述中性密度滤光片、所述第五反射镜、所述激光扩束器、所述第一长通滤光片、所述物镜入射至所述第四待测样品。

33、可选的，所述分光测量系统还包括第六反射镜；入射光线依次经过所述光线传播改变元件、所述光栅、所述聚焦元件和所述第六反射镜后，被投射至所述图像传感器。

34、可选的，还包括三维移动平台；

35、所述三维移动平台用于承载样品检测池，并通过控制在x轴、y轴、z轴上的移动距离，以将样品移动至待检测位置。

36、可选的，所述样品检测池还夹持比色皿或载玻片。

37、本技术提供的技术方案的优点在于，根据不同光谱检测需求内置多种光源以及相应的光路系统，并通过多模式切换系统将各光学元件移动至指定区域实现不同检测模式的切换，能够满足多种光谱检测需求，且满足科研级别光谱检测的灵敏度和光谱分辨率；结构简单、尺寸紧凑，整个光路系统相较于实验室级别大型拉曼仪器较为简单，价格较低，从而实现制备出低成本、小尺寸且多功能化的拉曼光谱仪。

38、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。