時間分辨拉曼光譜儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及拉曼光譜儀技術領域，特別涉及一種時間分辨拉曼光譜儀。
【背景技術】
[0002]激光拉曼光譜是一項重要的現代分子光譜技術，是研究物質分子結構的強有力工具，已應用于物理、化學、材料、生物、環境和能源等領域中，拉曼光譜分析法是基于拉曼散射的特有效應，對于入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面信息，并應用于分子結構研究的一種分析方法。由于拉曼信號強度正比于激發激光頻率的四次方，紫外激光激發拉曼信號效率更高，而且合適的紫外激光激發可以完全避免熒光本底的干擾。與可見光和近紅外激光器相比，紫外激光器是是拉曼光譜分析儀的更理想激發波長。但是市場上通常使用的單頻紫外激光器倍頻效率低，激光器系統體積很大，而且無法做到時間分辨。

【發明內容】

[0003]本發明目的是提供一種時間分辨拉曼光譜儀，其結構簡單，可對透明固定內部的成分進行有效分析。
[0004]基于上述問題，本發明提供的技術方案是:
[0005]時間分辨拉曼光譜儀，包括光纖皮秒激光發射器、激光出射光路和分束器；
[0006]所述分束器分出的第一光束的出射光路上設有依次電連接的第一光電探測器、延時器和第二光電探測器，所述第一光束進入所述第一光電探測器，所述第一光電探測器發出的信號經所述延時器后作為所述第二光電探測器的觸發信號；
[0007]所述分束器分出的第二光束的出射光路上設有陷波濾光片、第一聚焦透鏡和待測樣品，所述待測樣品發出的拉曼散射光出射光路上設置所述第一聚焦透鏡、陷波濾光片、第二聚焦透鏡和光譜儀，所述第二光電探測器設置在所述光譜儀光譜信號出射端，所述第二光束通過所述陷波濾光片、第一聚焦透鏡聚焦到待測樣品上，待測樣品發出的拉曼散射光經所述第一聚焦透鏡、陷波濾光器和第二聚焦透鏡后進入所述光譜儀。
[0008]進一步的，所述激光出射光路上依次設有光纖放大器和倍頻光路，激光經所述倍頻光路改變頻率后入射至所述分束器。
[0009]進一步的，所述光纖皮秒激光器的種子源波長為970?985nm，脈沖長度為I?50pso
[0010]進一步的，所述倍頻光路包括二倍頻光路和/或三倍頻光路和/或四倍頻光路，所述二倍頻光路上設置一個二倍頻晶體，所述三倍頻光路上設置一個三倍頻晶體，所述四倍頻光路上串聯設置兩個二倍頻晶體，當所述倍頻光路包括兩個以上光路時，各光路之間通過光開關選擇。
[0011]進一步的，所述分束器與所述陷波濾光片之間設有第一反射鏡和第二反射鏡，所述第二光束經所述第一反射鏡和所述第二反射鏡后射入所述陷波濾光片。
[0012]進一步的，所述光譜儀與所述第二光電探測器之間設有信號增強器。
[0013]與現有技術相比，本發明的優點是:
[0014]1、米用本發明的技術方案，激光出射光路經分束器分出兩條光束，其中一光束進入第一光電探測器，第一光電探測器發出的信號經延時器延時后作為光譜儀后第二光電探測器的觸發信號，另一光束則經陷波濾光器和第一聚焦透鏡入射至待測樣品上，待測樣品發出的拉曼散射光經第一聚焦透鏡、陷波濾光片和第二聚焦透鏡后進入光譜儀，光譜儀分出的光譜信號被第二光電探測器探測，當需要測定透明固體內部成分時，首先測定延時為零的拉曼光譜，此光譜對應的是透明固體表層物質的拉曼光譜，然后根據透明層的厚度和折射率以及內層物質的深度等情況，測量延時一段時間后的拉曼光譜，此時的光譜對應內層物質和表層物質的拉曼光譜的組合，扣除透明固體表層物質的拉曼光譜后既得內層物質的拉曼光譜，從而實現對透明固體內部成分的測定；
[0015]2、采用本發明進一步的技術方案，采用皮秒光纖激光器作為種子光源，種子光源再采用光纖放大技術，可以使光譜儀做得緊湊可靠的便攜式，價格也相對可以降低很多，便于推廣使用；
[0016]3、采用本發明進一步的技術方案，通過倍頻光路可使該光譜儀采用不同的激光波段作為激發光源，使用方便，應用范圍廣，特別是采用四倍頻的深紫外波段皮秒超快激光時，獲得的深紫外時間分辨拉曼光譜具有靈敏度高、效率高的特點。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發明時間分辨拉曼光譜儀的實施例1的光路圖；
[0019]圖2為本發明實施例2的光路圖；
[0020]圖3為實施例2中雙波段陷波濾光片的透射光譜示意圖；
[0021 ]圖4為待測樣品的結構示意圖；
[0022]圖5為采用實施例1時間分辨拉曼光譜儀時間延時為O時測得的透明固體表層物質的紫外拉曼光譜；
[0023]圖6為本發明實施例1中時間分辨拉曼光譜儀時間延時為280皮秒時測得的透明固體內層物質的紫外拉曼光譜；
[0024]圖7為扣除透明固體表層物質影響后的內層物質的紫外拉曼光譜圖；
[0025]圖8為作為參照的一種已知成分的爆炸物質的紫外拉曼光譜圖；
[0026]其中:
[0027]101、待測樣品；101a、表層物質；101b、內層物質；102、第一聚焦透鏡；103、陷波濾光片；104、第二聚焦透鏡；105、光譜儀；106、信號增強器；107、第一反射鏡；108、第二反射鏡；109、分束器；110、第一光電探測器；111、延時器；112、第二光電探測器；113、第四反射鏡；114、第三反射鏡；115、第一二倍頻晶體;116、光纖放大器；117、光纖皮秒激光器;118、第二二倍頻晶體；119、第三二倍頻晶體；120、光開關；121、第五反射鏡；122、第六反射鏡；123、二向色鏡；124、第七反射鏡。
【具體實施方式】
[0028]以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本發明而不限于限制本發明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規實驗中的條件。
[0029]實施例1
[0030]參見圖1，為本發明實施例1的結構示意圖，該時間分辨拉曼光譜儀包括光纖皮秒激光發射器117、激光出射光路和分束器109，該光纖皮秒激光器117的種子源波長為970?985nm，脈沖長度可以為l-50ps(本例中給出1ps的脈沖)，在激光出射光路上依次設有光纖放大器116和四倍頻光路，根據實際需要還可設置為二倍頻光路或三倍頻光路，四倍頻光路即在光纖放大器116的出射光路上串聯設有兩個第一二倍頻晶體115，激光經光纖放大器116放大后經過兩個第一二倍頻晶體115改變頻率，輸出激光波長為243?246nm、脈沖長度為1ps0
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