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CN106770182A - 具ccd转折光路的便携式拉曼光谱仪 - Google Patents

具ccd转折光路的便携式拉曼光谱仪 Download PDF

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CN106770182A CN201710183872.XA CN201710183872A CN106770182A CN 106770182 A CN106770182 A CN 106770182A CN 201710183872 A CN201710183872 A CN 201710183872A CN 106770182 A CN106770182 A CN 106770182A
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孔祥宏
史宏伟
仝琳琳
崔飞鹏
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    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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Abstract

一种具CCD转折光路的便携式拉曼光谱仪包括有一外壳体，五棱柱形支撑架，五棱柱形支撑架包括两个平行的第一侧面和第二侧面，以及夹在第一侧面和第二侧面之间且垂直于所述第一侧面和第二侧面的五个首尾连接的第一、第二、第三、第四、第五安装面，进一步包括固定安装在第一侧面外表面上的激光发生器、固定安装在第一安装面外表面上的光学透镜单元、固定安装在第四安装面内表面上的光谱检测单元及用于接收光谱检测单元传送的拉曼光谱的检测器，在支撑架第二安装面的外表面上固定安装有一反射镜，在支撑架的第二侧面上固定安装检测器，光谱检测单元传送的拉曼光谱信号经反射镜作90度转折后反射至检测器中，进一步缩小光谱仪的体积，方便携带。

Description

具CCD转折光路的便携式拉曼光谱仪
技术领域
本发明涉及一种拉曼光谱技术，更具体地说，涉及一种具CCD(Charge-coupledDevice)转折光路的便携式拉曼光谱仪。
背景技术
拉曼光谱是一种重要的研究物质微观结构的光谱技术，目前利用拉曼散射技术对微观物质进行研究的设备主要有灵敏度相对较高的结合有共焦显微装置的拉曼光谱仪，但是目前的拉曼光谱仪普遍存在体积庞大、光路复杂，难以在兼顾检测灵敏性的基础上做到结构紧凑、易于携带、操作的问题。为了解决便于携带、操作的问题，本申请的创作人在中国专利CN201520382348.1中公开了一种便携式拉曼光谱仪，如图1和图2所示，该专利中公开的便携式拉曼光谱仪由激光发生器1、激光反射镜2、光学透镜单元3、光谱检测单元以及检测器(CCD)5组成，根据光路传输的特殊性，将激光发生器1、激光反射镜2、光学透镜单元3、光谱检测单元以及检测器(CCD)5相互组合在一个具有特殊结构的五棱柱形支撑架上，一起构成了拉曼光谱仪，对待检测物质进行激光照射，检测待检测物质的拉曼信号。
但是上述专利中的便携式拉曼光谱仪还是存在有体积过大，单手操作不方便，并且摆放不够平稳等问题，为此本申请的创作人在该专利的基础上进一步研究发现，导致上述问题的主要原因是由于检测器(CCD)5为了能完成其所具备的功能，需要有一定的尺寸，也就是无法缩小检测器5的尺寸所导致的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具CCD(Charge-coupled Device)转折光路的便携式拉曼光谱仪，通过改变光谱检测单元与检测器(CCD)之间的光路，实现进一步缩小便携式拉曼光谱仪的体积，且使用更加方便的目的。
本发明中具CCD转折光路的便携式拉曼光谱仪，包括有一外壳体，置于所述外壳体内部的五棱柱形支撑架，该五棱柱形支撑架包括两个平行的第一侧面和第二侧面，以及夹在第一侧面和第二侧面之间且垂直于所述第一侧面和第二侧面的五个首尾连接的第一、第二、第三、第四、第五安装面，
所述便携式拉曼光谱仪进一步包括固定安装在所述支撑架第一侧面外表面上的激光发生器、固定安装在第一安装面外表面上的光学透镜单元、固定安装在第四安装面内表面上的光谱检测单元及用于接收所述光谱检测单元传送的拉曼光谱信号的检测器，
在所述支撑架第二安装面的外表面上固定安装有一反射镜，在所述支撑架的第二侧面上固定安装所述检测器，所述光谱检测单元传送的拉曼光谱信号经所述反射镜作90度转折后反射至所述检测器中。
所述光学透镜单元在所述支撑架安装所述激光发生器的同一侧的外表面上安装有激光反射镜，利用激光反射镜将所述激光发生器传送的激光反射至所述光学透镜单元内部，经所述光学透镜单元内部的45度角边缘滤光片、延伸出所述外壳体外表面的红外增透透镜直接照射待测物。
所述反射镜通过一旋转轴能转动的安装在两对称设置的凸耳内，两所述凸耳固定安装在所述支撑架第二安装面的外表面上。
所述支撑架的第二安装面、第三安装面及第二侧面通过切割的方式形成一L形台阶，所述检测器直接抵接固定在所述L形台阶上，所述检测器的外表面与所述支撑架的第二侧面在同一平面内。
所述旋转轴与所述凸耳之间安装有用于调整旋转轴旋转角度并固定所述旋转轴的止锁装置。
本发明中通过反射镜的设置，改进了便携式拉曼光谱仪的内部构造，且在反射镜的作用下，将光路转折，使检测器的位置由原来在支撑架的第二安装面改到了第二侧面，大大减小了光谱仪的所占空间，使光谱仪的体积大大减小，并且可以改变外观，方便单手操作与使用。
附图说明
图1是现有便携式拉曼光谱仪的外观结构示意图。
图2是图1中所示便携式拉曼光谱仪的内部结构示意图。
图3是本发明中便携式拉曼光谱仪的内部结构放大示意图。
图4是本发明中便携式拉曼光谱仪的外观结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2所示，中国专利CN201520382348.1中的便携式拉曼光谱仪包括有一外壳体20，置于外壳体20内部的五棱柱形支撑架10，以及固定安装在五棱柱形支撑架10上的激光发生器1、光学透镜单元3、光谱检测单元以及检测器5，具体的结构是：五棱柱形支撑架10包括两个平行的第一侧面21和第二侧面22，以及夹在第一侧面21和第二侧面22之间且垂直于第一侧面21和第二侧面22的五个首尾连接的第一、第二、第三、第四、第五安装面23、24、25、26、27。其中支撑架第一侧面21的外表面上固定安装激光发生器1、第一安装面23的外表面上固定安装光学透镜单元3、第二安装面24的外表面上固定安装检测器5、第四安装面26的内表面上固定安装光谱检测单元。第三安装面25与第五安装面27用于与外壳体20固定连接。
光学透镜单元3包括有安装在激光发生器1同一侧的激光反射镜2，当需要使用便携式拉曼光谱仪对待测物进行光谱检测时，使用利用激光反射镜2将激光发生器1传送的激光通过光学透镜单元3壁中开设的小孔进入到光学透镜单元3内部，经光学透镜单元3内部的45度角边缘滤光片8将激光反射至延伸出外壳体20外表面的红外增透透镜6，由红外增透透镜6将激光直接照射待测物。待测物被激光激发后产生的拉曼信号和瑞利散射光反射至红外增透透镜6，并传输至45度角边缘滤光片8，由45度角边缘滤光片8滤除瑞利散射光，拉曼信号则穿过45度角边缘滤光片8后经聚焦透镜7、狭缝后到达光谱检测单元，由光谱检测单元中的光栅分光形成拉曼光谱。
最后，形成的拉曼光谱反射到检测器5中，完成整个光路的处理，获得待测物的分析结果。
如图3所示，本发明中便携式拉曼光谱仪是对上述专利中的光谱仪结构作出改进，即在原有五棱柱形支撑架10安装检测器5用的第二安装面24的外表面上固定安装一反射镜9，而将原安装在五棱柱形支撑架10第二安装面24外表面上的检测器5作90度旋转后固定安装在第二侧面22上，具体是：
反射镜9通过一旋转轴12可转动的安装在两对称设置的凸耳11内，两凸耳11固定安装在支撑架10的第二安装面24的外表面上，检测器5则旋转90度后安装在支撑架10的第二侧面22的外表面上，从光谱检测单元中形成的拉曼光谱信号抵达反射镜9后，借助于反射镜9的作用，将拉曼光谱信号作90度角旋转后抵达检测器5。
为了进一步缩小便携式拉曼光谱仪的体积，在支撑架10的第二安装面24和第三安装面25上通过切割的方式形成一L形台阶13，第二侧面22也作相应的切割，该L形台阶13在第三安装面25上切割的横向深度为检测器5的厚度，将检测器5旋转90度抵接在L形台阶13上后，检测器5的外表面与支撑架10的第二侧面22在同一平面内，纵向深度为检测器5中用于接收拉曼光谱的接收器距离其边缘的高度，使检测器5中的拉曼光谱接收器对准反射镜9中反射出的拉曼光谱信号。
旋转轴12与凸耳11之间可以安装有用于调整旋转轴12旋转角度并固定旋转轴12的止锁装置(图中未出示)，方便反射镜9的角度调整与固定。
综上所述，本发明的便携式拉曼光谱仪通过对检测器5的位置改变，再增加一反射镜9，使CCD的光路进行转折，而这种改变后，大大缩减了光谱仪的整体体积，并且改变了外壳体的形状，如图4所示，更加方便使用与操作，而且使得使用更加平稳。

Claims (5)

1.一种具CCD转折光路的便携式拉曼光谱仪，包括有一外壳体，置于所述外壳体内部的五棱柱形支撑架，该五棱柱形支撑架包括两个平行的第一侧面和第二侧面，以及夹在第一侧面和第二侧面之间且垂直于所述第一侧面和第二侧面的五个首尾连接的第一、第二、第三、第四、第五安装面，
所述便携式拉曼光谱仪进一步包括固定安装在所述支撑架第一侧面外表面上的激光发生器、固定安装在第一安装面外表面上的光学透镜单元、固定安装在第四安装面内表面上的光谱检测单元及用于接收所述光谱检测单元传送的拉曼光谱信号的检测器，其特征在于，
在所述支撑架第二安装面的外表面上固定安装有一反射镜，在所述支撑架的第二侧面上固定安装所述检测器，所述光谱检测单元传送的拉曼光谱信号经所述反射镜作90度转折后反射至所述检测器中。
2.根据权利要求1所述的具CCD转折光路的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述光学透镜单元在所述支撑架安装所述激光发生器的同一侧的外表面上安装有激光反射镜，利用激光反射镜将所述激光发生器传送的激光反射至所述光学透镜单元内部，经所述光学透镜单元内部的45度角边缘滤光片、延伸出所述外壳体外表面的红外增透透镜直接照射待测物。
3.根据权利要求1所述的具CCD转折光路的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述反射镜通过一旋转轴能转动的安装在两对称设置的凸耳内，两所述凸耳固定安装在所述支撑架第二安装面的外表面上。
4.根据权利要求1所述的具CCD转折光路的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述支撑架的第二安装面、第三安装面及第二侧面通过切割的方式形成一L形台阶，所述检测器直接抵接固定在所述L形台阶上，所述检测器的外表面与所述支撑架的第二侧面在同一平面内。
5.根据权利要求3所述的具CCD转折光路的便携式拉曼光谱仪，其特征在于，所述旋转轴与所述凸耳之间安装有用于调整旋转轴旋转角度并固定所述旋转轴的止锁装置。
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