本發(fā)明涉及光譜檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種拉曼光譜檢測裝置。

背景技術(shù)：

拉曼檢測是一種快速發(fā)展的光譜檢測手段，廣泛運(yùn)用于化學(xué)、材料、考古、鑒偽、刑偵等領(lǐng)域。拉曼散射的機(jī)理，簡單地說，便是一束激光，照射在待測樣品上，然后待測樣品散射出拉曼散射光，拉曼散射光被探測器接收并進(jìn)行信號處理。由于拉曼散射本身的信號很弱，并且拉曼散射光散射的方向包含了空間中的所有方向，在通常情況下，通過探測器來接收散射光時(shí)，只能接收到散射光的一小部分，對散射光的接收效率很低。

加強(qiáng)激光的強(qiáng)度能夠成比例地增強(qiáng)拉曼信號的強(qiáng)度，但是，這種方法通常不可行，因?yàn)檫^高的激光強(qiáng)度將會嚴(yán)重?fù)p傷樣品，導(dǎo)致拉曼光譜不穩(wěn)定，甚至完全無法使用。因此，急需提出一種在不損傷樣品的前提下能夠增加拉曼散射光接收效率的裝置，以增加拉曼檢測的靈敏度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種拉曼光譜檢測裝置，以實(shí)現(xiàn)在不損傷樣品的情況下增加拉曼散射光的接收效率，增加拉曼檢測的靈敏度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種拉曼光譜檢測裝置，所述裝置包括：

激發(fā)激光器、窄帶干涉濾光片、功率衰減濾光片、輻射狀偏振光發(fā)生器、反射鏡、瑞利濾光片、顯微鏡頭、拉曼增強(qiáng)基底、共聚焦針孔和接收光譜儀；

所述激發(fā)激光器產(chǎn)生圓柱形光束；所述圓柱形光束通過所述窄帶干涉濾光片濾去背景光和雜散光線，得到高純凈波長的激發(fā)光束；所述高純凈波長的激發(fā)光束經(jīng)所述功率衰減濾光片衰減，獲得功率調(diào)整后的激發(fā)光束；所述功率調(diào)整后的激發(fā)光束經(jīng)過所述輻射狀偏振光發(fā)生器后產(chǎn)生輻射狀偏振激光；所述輻射狀偏振激光依次經(jīng)過所述反射鏡和所述瑞利濾光片的反射后，通過所述顯微鏡頭入射在所述拉曼增強(qiáng)基底上，經(jīng)過所述拉曼增強(qiáng)基底的散射產(chǎn)生定向分布的定向瑞利散射光和定向拉曼散射光的混合光束；所述定向瑞利散射光和定向拉曼散射光的混合光束經(jīng)過所述顯微鏡頭照射到所述瑞利濾光片表面，通過所述瑞利濾光片濾去所述定向瑞利散射光，得到所述定向拉曼散射光；所述定向拉曼散射光經(jīng)過所述共聚焦針孔后被所述接收光譜儀接收。

可選的，所述激發(fā)激光器發(fā)出的激光為圓柱形光束，所述圓柱形光束的波長范圍為266-1064nm。

可選的，所述輻射狀偏振光發(fā)生器由錐角相同的兩組錐形棱鏡構(gòu)成；所述兩組錐形棱鏡分別為凹錐形棱鏡和凸錐形棱鏡；所述錐形棱鏡的材料為普通光學(xué)玻璃或石英光學(xué)玻璃；所述錐形棱鏡的錐面上鍍制有多層膜系；所述多層膜系由具有高折射率的多層高折射率膜和具有低折射率的多層低折射率膜交叉重疊構(gòu)成。

可選的，所述高折射率膜的材料為五氧化二鉭、二氧化鈦或氧化鋯中的一種；所述低折射率膜的材料為二氧化硅、一氧化硅、氧化鋁或氟化鎂中的一種。

可選的，所述輻射狀偏振光發(fā)生器為圓形液晶盒或圓形拼接膜測量裝置；所述圓形拼接膜測量裝置由圓形拼接膜和兩組平行光放大透鏡組構(gòu)成；所述圓形拼接膜由多塊扇形有機(jī)透明偏振薄膜拼接而成；每塊所述扇形有機(jī)透明偏振薄膜的透光軸為所述扇形的對稱軸。

可選的，所述顯微鏡頭為數(shù)值孔徑大于0.9的短焦距顯微鏡頭。

可選的，所述拉曼增強(qiáng)基底包括被測樣品和增強(qiáng)基底；所述增強(qiáng)基底為單個(gè)納米粒子，或?yàn)槎?、三、四個(gè)所述納米粒子以納米間距構(gòu)成的聚合體，或?yàn)樗黾{米粒子的二維、三維周期性結(jié)構(gòu)，或?yàn)樗鼍酆象w的二維、三維周期性結(jié)構(gòu)。

可選的，所述納米粒子為金納米粒子或銀納米粒子；所述納米粒子的大小為10-100nm，所述納米間距為0-20nm。

可選的，所述共聚焦針孔用于定位所述被測樣品的深度和范圍。

可選的，所述接收光譜儀包括狹縫、分光光柵和ccd圖像傳感器；所述定向拉曼散射光依次經(jīng)過所述狹縫和所述分光光柵后產(chǎn)生拉曼光譜，所述拉曼光譜被所述ccd圖像傳感器接收并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，獲得拉曼光譜檢測信號。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

1、采用輻射狀偏振光發(fā)生器將激發(fā)激光器產(chǎn)生的圓柱形光束轉(zhuǎn)化為定向輻射狀偏振激光，所述定向輻射狀偏振激光經(jīng)過所述拉曼增強(qiáng)基底的散射后產(chǎn)生定向分布的定向拉曼散射光，絕大部分的所述定向拉曼散射光能夠被所述顯微鏡頭接收，使得散射光的接收強(qiáng)度相較于漫散射光的接收強(qiáng)度增加10²～10⁴倍，大大提高了拉曼散射光的接收效率，增加了拉曼檢測的靈敏度。

2、采用輻射狀偏振光發(fā)生器將激發(fā)激光器產(chǎn)生的圓柱形光束轉(zhuǎn)化為定向輻射狀偏振激光的過程中，由于大部分極方向偏振光被過濾，所以照射到被測樣品上的光束的總強(qiáng)度降低了。因此，可以通過增加入射激光的強(qiáng)度，使經(jīng)過輻射狀偏振光發(fā)生器過濾后的光束的強(qiáng)度恢復(fù)到含有極方向偏振光的光束的強(qiáng)度水平，此時(shí)，該光束的強(qiáng)度和之前的圓柱形光束強(qiáng)度相同，故該光束對被測樣品的光損傷不會增加，但接收拉曼散射光的效率大大上升，在不損傷樣品的情況下增加了拉曼散射光的接收效率，進(jìn)而增加了拉曼檢測的靈敏度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例拉曼光譜檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為輻射狀偏振光與極方向偏振光的示意圖；

圖3為本發(fā)明輻射狀偏振光發(fā)生器實(shí)施方式一錐形棱鏡結(jié)構(gòu)的剖面圖；

圖4為本發(fā)明輻射狀偏振光發(fā)生器實(shí)施方式三圓形拼接膜測量裝置的側(cè)視圖；

圖5為本發(fā)明輻射狀偏振光發(fā)生器實(shí)施方式三中圓形拼接膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明輻射狀偏振光的散射示意圖；

圖7為本發(fā)明輻射狀偏振光的散射光被顯微鏡接收過程的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種拉曼光譜檢測裝置。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例拉曼光譜檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示的一種拉曼光譜檢測裝置，所述裝置包括：激發(fā)激光器101、窄帶干涉濾光片102、功率衰減濾光片103、輻射狀偏振光發(fā)生器104、反射鏡105、瑞利濾光片106、顯微鏡頭107、拉曼增強(qiáng)基底108、共聚焦針孔109和接收光譜儀110。

由所述激發(fā)激光器101產(chǎn)生圓柱形光束，所述圓柱形光束為常規(guī)偏振光束或非偏振光束，波長范圍為266-1064nm。

所述圓柱形光束通過所述窄帶干涉濾光片102濾去背景光和雜散光線，得到高純凈波長的激發(fā)光束。

所述高純凈波長的激發(fā)光束經(jīng)所述功率衰減濾光片103衰減，獲得功率調(diào)整后的激發(fā)光束。用戶可自行通過拉曼光譜檢測軟件設(shè)定所述功率衰減濾光片103的衰減率，使所述激發(fā)光束成為能量合適的圓柱形激光。

所述功率調(diào)整后的激發(fā)光束經(jīng)過所述輻射狀偏振光發(fā)生器104后產(chǎn)生輻射狀偏振激光。

激光是一種圓柱形的光束。在圓柱形光束光波的傳播中，常規(guī)偏振激光的偏振方向垂直于傳播方向，包括線偏振光、圓偏振光或橢圓偏振光，每一時(shí)刻只出現(xiàn)一個(gè)方向的偏振方向。而有兩種偏振光有較為獨(dú)特的偏振性質(zhì)，一種叫輻射狀偏振光，這類偏振光的偏振方向通過圓平面的圓心；一種叫極方向偏振光，這類偏振光的偏振方向不通過圓平面的圓心，但與圓的直徑垂直。

圖2為輻射狀偏振光與極方向偏振光的示意圖，輻射狀與極方向偏振光的偏振方向如圖2所示，在每一時(shí)刻有眾多個(gè)偏振方向。

圖2中的箭頭為光的偏振方向。圖2(a)所示為輻射狀偏振光，圖2(b)所示為極方向偏振光。本發(fā)明所述的輻射狀偏振光發(fā)生器104產(chǎn)生的就是圖2(a)所示的輻射狀偏振激光。

下面提供三種所述輻射狀偏振光發(fā)生器104的具體實(shí)施方式，顯然，本文所描述的實(shí)施方式僅僅是本發(fā)明所述輻射狀偏振光發(fā)生器104的一部分實(shí)施方式，基于本發(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有能夠產(chǎn)生輻射狀偏振激光的其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

作為所述輻射狀偏振光發(fā)生器104的第一種實(shí)施方式，本發(fā)明所述的輻射狀偏振光發(fā)生器104由錐角相同的兩組錐形棱鏡構(gòu)成。兩組所述錐形棱鏡分別為凹錐形棱鏡301和凸錐形棱鏡302。所述錐形棱鏡的材料為普通光學(xué)玻璃或石英光學(xué)玻璃。所述錐形棱鏡的錐面上鍍制有多層膜系。所述多層膜系由具有高折射率的多層高折射率膜和具有低折射率的多層低折射率膜交叉重疊構(gòu)成。所述高折射率膜的材料為五氧化二鉭、二氧化鈦或氧化鋯中的一種。所述低折射率膜的材料為二氧化硅、一氧化硅、氧化鋁或氟化鎂中的一種。

當(dāng)所述功率調(diào)整后的激發(fā)光束以布儒斯特角入射到所述凹錐形棱鏡301的一個(gè)剖面的錐線上時(shí)，經(jīng)過所述多層膜系后，所述功率調(diào)整后的激發(fā)光束中垂直于入射剖面的偏振光全部被反射，平行于所述入射剖面的偏振光全部折射進(jìn)入所述凸錐形棱鏡302；所述凹錐形棱鏡301的所述剖面的上、下兩個(gè)所述錐線上得到兩個(gè)振動方向相反的偏振光分量，一個(gè)所述近圓柱光束所有剖面產(chǎn)生的所述偏振光分量構(gòu)成所述輻射狀偏振激光。

具體地，圖3為本發(fā)明輻射狀偏振光發(fā)生器實(shí)施方式一錐形棱鏡結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖3所示的輻射狀偏振光發(fā)生器104，由錐角相同的兩組錐形棱鏡構(gòu)成。所述兩組錐形棱鏡分別為凹錐形棱鏡301和凸錐形棱鏡302。所述錐形棱鏡的材料為普通光學(xué)玻璃或石英光學(xué)玻璃。所述錐形棱鏡的錐面上鍍制有多層膜系303。所述多層膜系303由具有高折射率的多層高折射率膜和具有低折射率的多層低折射率膜交叉重疊構(gòu)成。

所述錐形棱鏡的錐面上鍍制的多層膜系303中，所述高折射率膜的折射率為nh，所述低折射率膜的折射率為nl。所述激發(fā)激光器101產(chǎn)生的圓柱形激光光束的波長為λ。則所述高折射率膜的厚度dh由下式(1)獲得：

nhdhcosθh＝λ/4(1)

其中，nh為所述高折射率膜的折射率，dh為所述高折射率膜的厚度，θh為所述激光光束在所述高折射率膜層中的折射角。

所述低折射率膜的厚度dl由下式(2)獲得：

nldlcosθl＝λ/4(2)

其中，nl為所述低折射率膜的折射率，dl為所述低折射率膜的厚度，θl為所述激光光束在所述低折射率膜層中的折射角。

所述高折射率膜的材料為五氧化二鉭、二氧化鈦或氧化鋯中的一種。所述低折射率膜的材料為二氧化硅、一氧化硅、氧化鋁或氟化鎂中的一種。所述多層膜系由具有高折射率的多層高折射率膜和具有低折射率的多層低折射率膜交叉重疊構(gòu)成，其中所述高折射率膜的設(shè)置層數(shù)大于5層，所述低折射率膜的設(shè)置層數(shù)也大于5層。所述多層高折射率膜和所述多層低折射率膜交叉重疊構(gòu)成是指，其中的每層所述高折射率膜和每層所述低折射率膜交叉間隔鍍制。

如圖3所示的輻射狀偏振光發(fā)生器104中，所述錐形棱鏡的頂角為2θg，所述錐形棱鏡的軸線與所述圓柱形激光光束的光軸重合。所述錐形棱鏡的半頂角θg和布儒斯特角θb互補(bǔ)。布儒斯特角θb通過下式(3)獲得：

tanθb＝θh/θl(3)

如圖3所示為所述輻射狀偏振光發(fā)生器104的一個(gè)剖面，圖3中的箭頭方向?yàn)楣饩€的傳播方向。當(dāng)所述圓柱形光束以(90°-θb)的角度入射到所述凹錐形棱鏡301的一個(gè)剖面的錐線上時(shí)，經(jīng)過折射率為nh和nl的高低折射率膜構(gòu)成的所述多層膜系303后，所述圓柱形光束中偏振光的s分量，即垂直于這個(gè)剖面(即入射面)的偏振光全被反射出光路，而偏振光的p分量，即平行于這個(gè)剖面(即入射面)的偏振光全部折射進(jìn)入所述凸錐形棱鏡，上、下兩個(gè)錐線得到兩個(gè)振動方向相反的p分量，所以一個(gè)所述圓柱形光束所有剖面的p分量偏振光就構(gòu)成了徑向的所述輻射狀偏振光。

所述圓柱形光束通過所述凹錐形棱鏡301和所述凸錐形棱鏡302后，能過濾大部分的極方向偏振光，獲得輻射狀偏振光。

作為所述輻射狀偏振光發(fā)生器104的第二種實(shí)施方式，所述輻射狀偏振光發(fā)生器104還可以是圓形液晶盒，所述圓形液晶盒也能夠產(chǎn)生所述輻射狀偏振激光。

圖4為本發(fā)明輻射狀偏振光發(fā)生器實(shí)施方式三圓形拼接膜測量裝置的側(cè)視圖。作為所述輻射狀偏振光發(fā)生器104的第三種實(shí)施方式，所述輻射狀偏振光發(fā)生器104為圖4所示的一種圓形拼接膜測量裝置，圖4為所述圓形拼接膜測量裝置的側(cè)視圖。

如圖4所示，所述圓形拼接膜測量裝置由圓形拼接膜401和兩組平行光放大透鏡組402構(gòu)成。圖4中的直線表示光線。本實(shí)施例中的所述平行光放大透鏡組402包括第一透鏡403和第二透鏡404。第一透鏡403和第二透鏡404的焦距不同。第一透鏡403和第二透鏡404用于放大所述圓柱形光束，所述第一透鏡403和第二透鏡404的焦距相差n倍，所述圓柱形光束就被放大n倍?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要調(diào)整所述平行光放大透鏡組402中透鏡的數(shù)量和焦距。

圖5為本發(fā)明輻射狀偏振光發(fā)生器實(shí)施方式三中圓形拼接膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5中的箭頭方向?yàn)楣獾钠穹较?。如圖5所示，所述圓形拼接膜401由多塊扇形有機(jī)透明偏振薄膜501拼接而成。每塊所述扇形有機(jī)透明偏振薄膜501的透光軸為所述扇形的對稱軸。每塊所述扇形有機(jī)透明偏振薄膜501在所述透光軸方向產(chǎn)生線性偏振光，多塊扇形有機(jī)透明偏振薄膜501拼接而成的所述圓形拼接膜401就能夠產(chǎn)生所述輻射狀偏振激光。

具體地，所述有機(jī)透明偏振薄膜501能產(chǎn)生線性偏振光，且只允許在一個(gè)特定平面內(nèi)振動的光通過，這個(gè)振動方向稱為偏振器的透光軸。將有機(jī)透明偏振薄膜切成透光軸為扇形對稱軸的小扇形，將n(n大于等于8)個(gè)這樣的小扇形拼接成圓，就得到所述輻射狀偏振光發(fā)生器104。所述圓柱形光束通過如圖4所示的圓形拼接膜測量裝置時(shí)，可得到所述輻射狀偏振光。

所述輻射狀偏振激光依次經(jīng)過所述反射鏡105和所述瑞利濾光片106的反射后，通過所述顯微鏡頭107入射在所述拉曼增強(qiáng)基底108上，經(jīng)過所述拉曼增強(qiáng)基底108的散射產(chǎn)生定向分布的定向瑞利散射光和定向拉曼散射光的混合光束。

所述反射鏡105的位置和數(shù)量根據(jù)光路需要進(jìn)行調(diào)整。

所述顯微鏡頭107為數(shù)值孔徑大于0.9的短焦距顯微鏡頭。

所述拉曼增強(qiáng)基底108中包含被測樣品和增強(qiáng)基底；所述增強(qiáng)基底為單個(gè)納米粒子，或?yàn)槎?、三、四個(gè)所述納米粒子以納米間距構(gòu)成的聚合體，或?yàn)樗黾{米粒子的二維、三維周期性結(jié)構(gòu)，或?yàn)樗鼍酆象w的二維、三維周期性結(jié)構(gòu)。所述納米粒子為金納米粒子或銀納米粒子；所述納米粒子的大小為10-100nm，所述納米間距為0-20nm。

所述定向瑞利散射光和定向拉曼散射光的混合光束經(jīng)過所述顯微鏡頭107照射到所述瑞利濾光片106表面，通過所述瑞利濾光片106濾去所述定向瑞利散射光，得到所述定向拉曼散射光。

所述定向拉曼散射光經(jīng)過所述共聚焦針孔109后被所述接收光譜儀110接收。

所述共聚焦針孔109用于定位所述被測樣品的深度和范圍。

如圖1所示，所述接收光譜儀110包括狹縫111、分光光柵112和ccd圖像傳感器113。

所述定向拉曼散射光依次經(jīng)過所述狹縫111和所述分光光柵112后產(chǎn)生拉曼光譜，所述拉曼光譜被所述ccd圖像傳感器113接收并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，獲得拉曼光譜檢測信號。

本發(fā)明所述的拉曼光譜檢測裝置還包括電腦，所述電腦中安裝有拉曼光譜檢測軟件。所述拉曼光譜檢測軟件接收所述拉曼光譜檢測信號，將所述拉曼光譜檢測信號轉(zhuǎn)化為拉曼光譜并顯示。

所述拉曼光譜檢測軟件，其特點(diǎn)為能控制本發(fā)明所述拉曼光譜檢測裝置的測量步驟，具有對所述被測樣品的被測面進(jìn)行對焦、調(diào)整所述共聚焦針孔109的孔徑大小、自動進(jìn)行所述分光光柵112的選擇、自動切換所述功率衰減濾光片103以及數(shù)據(jù)顯示等功能。

下面以由錐角相同的兩組錐形棱鏡構(gòu)成的所述輻射狀偏振光發(fā)生器104為例，介紹采用本發(fā)明所述的拉曼光譜檢測裝置進(jìn)行拉曼檢測的完整過程。

從所述激發(fā)激光器101發(fā)射出圓柱形光束，通過所述窄帶干涉濾光片102去除雜散光，然后通過用戶通過拉曼光譜檢測軟件設(shè)定所述功率衰減濾光片103的衰減率，使所述圓柱形光束成為能量合適的圓柱形激光，然后，通過所述輻射狀偏振光發(fā)生器104產(chǎn)生所述輻射狀偏振光。

本實(shí)施例中的所述輻射狀偏振光發(fā)生器104由錐角相同的兩組錐形棱鏡構(gòu)成，所述輻射狀偏振光發(fā)生器104的結(jié)構(gòu)如圖3所示。所述兩組錐形棱鏡分別為凹錐形棱鏡301和凸錐形棱鏡302。所述錐形棱鏡的材料為光學(xué)玻璃或石英玻璃。所述錐形棱鏡的錐面上鍍制有多層膜系。所述多層膜系由具有高折射率的多層高折射率膜和具有低折射率的多層低折射率膜交叉重疊構(gòu)成。

本實(shí)施例中，所述高折射率膜的材料為五氧化二鉭，五氧化二鉭的折射率nh為2.1，所述低折射率膜的材料為二氧化硅，二氧化硅的折射率nl為1.46。圖3中的箭頭方向?yàn)楣饩€的傳播方向。如圖3所示，所述圓柱形光束發(fā)出的平行光入射到凹錐形棱鏡301的錐面上，與錐面的夾角為34.8度，即入射角為55.2度。根據(jù)入射角和五氧化二鉭的折射率nh可求出光束在五氧化二鉭膜層中的折射角θh，根據(jù)入射角和二氧化硅的折射率nl可求出光束在二氧化硅膜層中的折射角θl。然后根據(jù)式(3)可求得布儒斯特角θb為55.2度。

根據(jù)圖3所示的結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)非偏振圓柱平行激光入射時(shí)，若要平行光相對錐面以布儒斯特角入射，那么平行光與錐面的夾角為34.8度，即錐形的半頂角θg為34.8度，頂角2θg為69.6度。當(dāng)激光通過如圖3所示的棱鏡結(jié)構(gòu)之后，大部分的極方向反射光被該結(jié)構(gòu)過濾，無法通過；而輻射狀偏振光則大部分被保留，得到輻射狀偏振光。

光束通過所述輻射狀偏振光發(fā)生器104之后，經(jīng)過所述反射鏡105構(gòu)成的光路系統(tǒng)，被所述瑞利濾光片106反射，進(jìn)入所述顯微鏡頭107并入射在包含有被測樣品和金粒子或銀粒子的所述拉曼增強(qiáng)基底108上。本發(fā)明中含有金粒子或銀粒子的所述拉曼增強(qiáng)基底108中的納米粒子大小為10-100nm，納米間距為0-20nm。

光束入射到包含有被測樣品和增強(qiáng)基底的所述拉曼增強(qiáng)基底108上時(shí)，光首先照射到所述增強(qiáng)基底上并被散射至所述被測樣品上，再被被測樣品反射回金或銀粒子等構(gòu)成的所述增強(qiáng)基底上，再被散射回所述顯微鏡頭107進(jìn)行接收，產(chǎn)生了兩次表面等離子體共振增強(qiáng)效應(yīng)，使其擁有很優(yōu)秀的增強(qiáng)效果，比未采用所述增強(qiáng)基底的情況下光效率增強(qiáng)了10⁶～10⁸倍，能夠用來探測濃度為ppb級別的痕量樣品。

而輻射狀偏振光有著獨(dú)特的性質(zhì)使其能夠進(jìn)一步增加所述拉曼檢測裝置的散射光利用效率和性能。當(dāng)所述輻射狀偏振光在照射在金或銀粒子上發(fā)生表面等離子體共振時(shí)，形成的散射光將全部以特定角度射出。在所述拉曼檢測裝置的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)采用本實(shí)施例的五氧化二鉭和二氧化硅構(gòu)成的所述輻射狀偏振光發(fā)生器104時(shí)，測得該特定角度為45度左右，如圖6所示。圖6為本發(fā)明所述輻射狀偏振光的散射示意圖，圖6中的箭頭方向?yàn)樯⑸涔饩€的傳播方向，當(dāng)所述輻射狀偏振激光入射到包含被測樣品的所述拉曼增強(qiáng)基底108上時(shí)，經(jīng)過所述拉曼增強(qiáng)基底108的散射產(chǎn)生定向分布的定向瑞利散射光和定向拉曼散射光的混合光束，所述混合光束全部以特定角度射出，本實(shí)施例中該特定角度為45度左右。

圖7為本發(fā)明輻射狀偏振光的散射光被顯微鏡接收過程的示意圖。如前所述，所述拉曼增強(qiáng)基底108能夠散射產(chǎn)生定向分布的定向瑞利散射光和定向拉曼散射光的混合光束，所述混合光束全部以特定角度射出。當(dāng)使用短焦距顯微鏡107接收時(shí)，可以接收到絕大部分的特定角度出射的所述混合光束。所述短焦距顯微鏡107的數(shù)值孔徑和所述短焦距顯微鏡107與所述拉曼增強(qiáng)基底108的距離根據(jù)所述特定角度的不同進(jìn)行調(diào)整，保證所述短焦距顯微鏡107可以接收到絕大部分的特定角度出射的所述混合光束。

并且，在采用所述輻射狀偏振光發(fā)生器104將所述激發(fā)激光器101產(chǎn)生的圓柱形光束轉(zhuǎn)化為定向輻射狀偏振激光的過程中，由于極方向偏振光被大部分過濾，照射到所述被測樣品上的圓柱光束的總強(qiáng)度降低了。因此，可以通過增加入射激光的強(qiáng)度，使過濾后圓柱光束的強(qiáng)度恢復(fù)到含有極方向偏振光的圓柱光柱的水平，此時(shí)，該光束的強(qiáng)度和之前的混合光束相同，故該光束對樣品的光損傷不會增加，但接收散射光的效率大大上升。當(dāng)使用數(shù)值孔徑na＝1.3的100x短焦距顯微鏡頭時(shí)，可以接收到所有的散射光，如圖7所示，圖7中箭頭方向?yàn)楣饩€入射和散射的方向。通過顯微鏡107出射的拉曼散射光由原來的漫散射光轉(zhuǎn)成定向散射光，散射光的強(qiáng)度增加10²-10⁴倍，便于耦合到后續(xù)的光譜儀或探測器上，從而提高被檢測的拉曼信號強(qiáng)度。因此，本發(fā)明所述的拉曼檢測裝置通過使用所述輻射狀偏振光發(fā)生器104產(chǎn)生的輻射狀偏振光，有效增強(qiáng)了拉曼光譜的探測靈敏度。

隨后，所述激光被顯微鏡107接收后，再次通過所述瑞利濾光片106，其中，頻率未發(fā)生變化的瑞利散射光被所述瑞利濾光片106過濾，留下頻率發(fā)生變化的拉曼散射光，通過之后的光路系統(tǒng)，由分光光柵分光，并照射在ccd上，將信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并在本發(fā)明的拉曼光譜檢測軟件中顯示成為增強(qiáng)拉曼光譜。而使用該光譜能獲得待測物質(zhì)的各種成分信息，完成對物質(zhì)的拉曼檢測。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。