用於共焦拉曼光譜儀的偏振裝置及共焦拉曼光譜儀的製作方法

2023-05-04 04:21:36 2

本發明涉及一種拉曼光譜技術，更具體地說，涉及一種用於共焦拉曼光譜儀的偏振裝置。

背景技術：

拉曼光譜是一種重要的研究物質微觀結構的光譜技術，目前利用拉曼散射技術對微觀物質進行研究的設備主要有靈敏度相對較高的結合有共焦顯微裝置的共焦拉曼光譜儀，本申請的創作人在中國專利CN201210040336.1中公開了共焦拉曼光譜儀。如圖1所示，中國專利CN201210040336.1中的共焦拉曼光譜儀包括雷射器1、雷射傳輸裝置2、連續可調整雷射衰減裝置8、顯微裝置3、邊緣濾光片切換裝置4、視頻及光路切換裝置5、信號共焦裝置6及光譜檢測裝置7，雷射器1發出的雷射經雷射傳輸裝置2、連續可調整雷射衰減裝置8的傳輸後進入顯微裝置3的物鏡，直接射向放置在顯微裝置3載物臺上的被測物質，被測物質被雷射激發後產生的拉曼信號、瑞利散射光及雷射經顯微裝置3的物鏡收集並傳輸至邊緣濾光片切換裝置4，濾除瑞利散射光和雷射後僅有拉曼信號經信號共焦裝置6及光譜檢測裝置7形成拉曼光譜。

上述專利中的共焦拉曼光譜儀在對具有特殊結構，如纖鋅礦六方晶體(如6H－SiC、GaN、AlN等)結構的測試時，存在同一樣品不同頻率的拉曼光譜具有不同的偏振特性，即退偏度不同，反映出分子結構的對稱性及簡正振動對稱性的不同，根據拉曼「指紋」圖譜可以對樣品進行定性、定量分析。實驗條件不同，會出現不同類型的拉曼光譜。

技術實現要素：

為此，本發明的目的在於提供一種用於共焦拉曼光譜儀的偏振裝置，在共焦拉曼光譜儀中增加偏振裝置後可以有效解決以上問題。

本發明中用於共焦拉曼光譜儀的偏振裝置包括有滑動連接的底座和安裝支架，其中：

所述底座用於與所述共焦拉曼光譜儀固定連接，所述底座側邊固定安裝有第一步進電機；

所述安裝支架上固定安裝有與所述第一步進電機嚙合的齒條，並由第一步進電機驅動所述安裝支架在所述底座上滑動；

所述安裝支架上進一步安裝有第二步進電機、軸架和光電開關，所述軸架中樞設有圓盤和偏振片，所述第二步進電機和光電開光分別位於所述圓盤的兩側邊，所述第二步進電機驅動所述圓盤能繞所述軸架轉動，所述偏振片與所述圓盤一起聯動。

所述圓盤外表面設置有與所述第二步進電機嚙合的輪齒。

所述圓盤中間設置有供所述偏振片固定安裝的通孔。

所述底座中間設置有滑槽，在所述滑槽內嵌設有供所述安裝支架底部滑塊移動的導軌，在所述導軌的兩側端各安裝有限位開關。

所述安裝支架呈L形，所述齒條貼合所述安裝支架安裝固定。

所述圓盤上設置供所述光電開關控制小孔。

本發明中安裝有偏振裝置的共焦拉曼光譜儀，其特徵在於，所述偏振裝置分別固定安裝在連續可調整雷射衰減裝置和信號共焦裝置之前，即在所述連續可調整雷射衰減裝置之前安裝第一偏振裝置，該第一偏振裝置與所述連續可調整雷射衰減裝置平行設置，使雷射傳輸裝置傳送的雷射經連續可調整雷射衰減裝置後經過所述偏振裝置再進入顯微裝置中，同時在所述信號共焦裝置的光柵之前平行安裝第二偏振裝置，在拉曼信號經進入到信號共焦裝置之前先進行偏振處理。

本發明中的共焦拉曼光譜儀通過偏振裝置的設置，可以使雷射發光源和收集的散射光都有確定的偏振方向，得到偏振拉曼光譜。從而可以應用於晶體或納米結構等表徵和測量，如纖鋅礦六方晶體(如6H－SiC、GaN、AlN等)結構的測試，各向異性納米結構的偏振拉曼光譜測試，表面增強拉曼光譜測試等；為拉曼散射機制的科研探索提供支撐，也為相關物理機理的研究提供實驗基礎。

附圖說明

圖1是現有共焦拉曼光譜儀的立體結構示意圖。

圖2是現有共焦拉曼光譜儀安裝連續可調整雷射衰減裝置的結構示意圖。

圖3是本發明中偏振裝置的安裝結構示意圖一。

圖4是本發明中偏振裝置的安裝結構示意圖二。

圖5是本發明中第一偏振裝置的結構示意圖一。

圖6是本發明中第一偏振裝置的結構示意圖二。

圖7是本發明中第二偏振裝置的結構示意圖一。

圖8是本發明中第二偏振裝置的結構示意圖二。

具體實施方式

為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本發明的具體實施方式。

如圖3和圖4所示，本發明中的共焦拉曼光譜儀是在中國專利CN201210040336.1中公開的共焦拉曼光譜儀基礎上增加兩個偏振裝置，其中一個固定在連續可調整雷射衰減裝置8的前面，並與連續可調整雷射衰減裝置8平行設置，使雷射傳輸裝置2傳送的雷射經連續可調整雷射衰減裝置8後可以經過第一偏振裝置9後再進入顯微裝置3中。雷射進入顯微裝置3的物鏡後，直接射向放置在顯微裝置3載物臺上的被測物質，被測物質被雷射激發後產生的拉曼信號、瑞利散射光及雷射經顯微裝置3的物鏡收集並傳輸至邊緣濾光片切換裝置4，濾除瑞利散射光和雷射後僅有拉曼信號經進入到信號共焦裝置6中，本發明則在拉曼信號進入信號共焦裝置6前先對拉曼信號再進行偏振，即在信號共焦裝置6的光柵之前平行安裝有一第二偏振裝置10，如圖4所示。

如圖5和圖6所示，本發明中的第一偏振裝置9包括有一呈平板狀的底座11和呈L狀的安裝支架16，固定安裝在底座11側邊的第一步進電機12，在底座11的正中間開設有滑槽14，在滑槽14中嵌設有導軌22，在導軌22的兩側端各安裝有限位裝置23，用於限定齒條17的移動位置。

安裝支架16的底部固定安裝有能沿導軌22移動滑動塊15，該滑動塊15也可以直接在滑槽14移動的結構。L形安裝支架16的內表面貼合固定安裝有一齒條17，同時在L形安裝支架16的頂部安裝有用於樞轉設置圓盤18的軸架19，圓盤18通過軸承與軸架19樞轉連接，使得圓盤18可以在軸架19內自由轉動，在圓盤18的中間設置有一用於固定安裝偏振片20的通孔，當偏振片20與通孔固定連接後，偏振片20可以與圓盤18一起聯動，通過軸承在軸架19內自由轉動，在L形安裝支架16頂部位於軸架19的兩側固定設置有第二步進電機13和光電開關21。

偏振片20採用集多種不同偏振效果在一起的偏振片，為市售成熟產品，不再另行描述。

第一步進電機13與齒條17嚙合，在第一步進電機13轉動時可以驅動齒條移動，從而使得安裝支架16可以在底座11上來回移動，並帶動圓盤和偏振片一起左右移動，即當用戶不需要偏振的功能時，可將啟動第一步進電機12，將偏振片20移開，按照原有光譜儀的正常模式使用；第二步進電機13用於圓盤18的轉動，當圓盤18上的小孔24碰到光電開關21時，進行開關的控制，定義一個零點，以此通過軟體來控制圓盤轉動的角度，不同的角度得到的是不同的偏振光。用戶可以根據自己的需求通過軟體進行角度的控制，軟體可以控制硬體轉動，達到所需的偏振光。

如圖7和圖8所示，安裝在信號共焦裝置6光柵前的第二偏振裝置10與第一偏振裝置的結構相同，其不同之處在於圓盤18的外徑大小，該圓盤18的外徑小中於軸架19的外徑，以適合在信號共焦裝置6前有限的空間內安裝。

綜上所述，本發明中的共焦拉曼光譜儀通過兩個偏振裝置的設置，可以在對不同產品檢測時選擇使用，可以對雷射光源和收集的散射光都有確定的偏振方向，得到偏振拉曼光譜。