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原文传递基于拉曼和激光诱导击穿光谱集成化的单颗粒检测系统

专利名称：	基于拉曼和激光诱导击穿光谱集成化的单颗粒检测系统
摘要：	本发明公开了一种基于拉曼和激光诱导击穿光谱集成化的单颗粒检测系统，包括载物台、照明单元、显微成像单元、拉曼检测单元和激光诱导击穿光谱检测单元；载物台放置单颗粒并能二维精密调节单颗粒的位置，显微成像单元采集单颗粒的图像；拉曼检测单元包括连续运转激光器和第一光谱仪，连续运转激光器照射单颗粒表面，激发其所含分子的振动模式，并产生与激发光频率不同的散射光子，第一光谱仪记录拉曼散射光谱以解析单颗粒的分子信息；激光诱导击穿光谱检测单元包括脉冲激光器和第二光谱仪，脉冲激光器产生高能量纳秒脉冲，其高强度的电场瞬间电离待测颗粒物，并产生等离子体发光；第二光谱仪用于探测等离子体发光，解析待测单颗粒的元素成分。
专利类型：	发明专利
申请人：	天津大学
发明人：	张鹏飞;孔群威;王彤;陈达
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN201911418218.8
公开号：	CN111077060A
代理机构：	天津市北洋有限责任专利代理事务所
代理人：	李丽萍
分类号：	G01N15/10;G01N21/65;G01N21/71;G01N21/01;G;G01;G01N;G01N15;G01N21;G01N15/10;G01N21/65;G01N21/71;G01N21/01
申请人地址：	300072 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.一种基于拉曼和激光诱导击穿光谱集成化的单颗粒检测系统，其特征在于，包括载物台(8)、照明单元、显微成像单元、拉曼检测单元和激光诱导击穿光谱检测单元；所述照明单元包括LED灯(12)、低通滤光片(11)、反射镜(10)和聚光镜(9)；所述LED灯(12)发出照明光，所述低通滤光片(11)滤除波长较长的照明光，所述反射镜(10)将照明光反射进入聚光镜(9)，所述聚光镜(9)将照明光汇聚到载物台(8)上的待测样品表面上；所述显微成像单元包括第一透镜(7)、镜筒透镜(18)和工业相机(17)；所述拉曼检测单元包括连续运转激光器(19)、第一二向色镜(4)、第二二向色镜(5)、第三二向色镜(6)、高通滤光片(3)、第二透镜(2)和第一光谱仪(1)；连续运转激光器(19)发出的激光束经第一二向色镜(4)反射后，依次穿过第二二向色镜(5)和第三二向色镜(6)被所述第一透镜(7)聚焦到载物台(8)上的单颗粒表面；背向散射的拉曼光子被第一透镜(7)收集后依次经过第三二向色镜(6)、第二二向色镜(5)、第一二向色镜(4)以及高通滤光片(3)后被第二透镜(2)聚焦到第一光谱仪(1)的狭缝处，由第一光谱仪(1)记录单颗粒的拉曼光谱并解析单颗粒中的分子信息；所述激光诱导击穿光谱检测单元包括脉冲激光器(16)、光纤(14)和第二光谱仪(13)；所述光纤(14)带有收集端口(15)；所述脉冲激光器(16)产生的高能量纳秒脉冲经过第三二向色镜(6)反射后被所述第一透镜(7)聚焦于载物台(8)上的上述单颗粒表面，瞬间气化电离该单颗粒并产生等离子体发光；等离子体发光的光子由所述收集端口(15)耦合进所述光纤(14)并传输给所述第二光谱仪(13)，由所述第二光谱仪(13)记录该单颗粒的激光诱导击穿光谱，并从特征谱线解析出单颗粒中的元素信息。 2.根据权利要求1所述的基于拉曼和激光诱导击穿光谱集成化的单颗粒检测系统，其特征在于，连续运转激光器(19)波长范围为532-785nm，线宽小于0.1nm，功率大于20mw。 3.根据权利要求1所述的基于拉曼和激光诱导击穿光谱集成化的单颗粒检测系统，其特征在于，所述第一二向色镜(4)和第二二向色镜(5)均为长通二向色镜，第三二向色镜(6)是短通二向色镜；所述第一二向色镜(4)用于反射连续运转激光器(19)输出的激光束，从而允许较长波长的拉曼散射光子通过；第二二向色镜(5)用于反射由LED灯(12)发出的光线，从而允许波长范围落在照明光和拉曼激发光之间的光子透过；第三二向色镜(6)用于反射脉冲激光器(16)发射出的1064nm激光，从而允许1064nm以下波长的光子透过。 4.根据权利要求1所述的基于拉曼和激光诱导击穿光谱集成化的单颗粒检测系统，其特征在于，所述脉冲激光器(16)产生的纳秒激光脉冲宽度小于10ns，脉冲能量大于30mJ。 5.根据权利要求1所述的基于拉曼和激光诱导击穿光谱集成化的单颗粒检测系统，其特征在于，第一光谱仪(1)为拉曼光谱仪，分辨率小于0.1nm。 6.根据权利要求1所述的基于拉曼和激光诱导击穿光谱集成化的单颗粒检测系统，其特征在于，所述第二光谱仪(13)为LIBS光谱仪，配置有ICCD相机，用于探测等离子体发光的光子，光谱分辨率小于0.1nm，光谱测量范围至少覆盖350-785nm波段。 7.根据权利要求1所述的基于拉曼和激光诱导击穿光谱集成化的单颗粒检测系统，其特征在于，所述光纤(14)的采集端口(15)对准所述第一透镜(7)的焦点。 8.根据权利要求1所述的基于拉曼和激光诱导击穿光谱集成化的单颗粒检测系统，其特征在于，所述载物台(8)是一个三维精密调节平台。
所属类别：	发明专利