本申請(qǐng)屬于拉曼信號(hào)檢測(cè)，更具體地，涉及一種線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、拉曼信號(hào)檢測(cè)是一種基于拉曼散射原理的分析技術(shù)。當(dāng)一束激光照射到樣品上時(shí)，大部分光子會(huì)被彈性散射（瑞利散射），而極少數(shù)光子會(huì)與樣品分子發(fā)生能量交換，導(dǎo)致散射光的頻率發(fā)生變化（拉曼散射）。不同樣品分子的拉曼散射光譜不同，因而拉曼光譜可以作為物質(zhì)的指紋標(biāo)志，對(duì)于氣體或液體中的溶質(zhì)，其強(qiáng)度也可以反映待測(cè)物的濃度。拉曼光譜采集技術(shù)基于上述原理，利用激光照射激發(fā)待測(cè)表面每一個(gè)采樣點(diǎn)的拉曼散射信號(hào)，收集后通過光譜分析模塊得到待測(cè)二維表面的三維拉曼光譜數(shù)據(jù)立方體，用來分析得到待測(cè)二維表面的物質(zhì)組分等信息。
2、傳統(tǒng)的拉曼光譜采集系統(tǒng)為了獲取待測(cè)表面的全部拉曼散射信號(hào)，通常需要將單點(diǎn)激光激發(fā)與機(jī)械掃描技術(shù)相結(jié)合，每次測(cè)量獲得一個(gè)采樣點(diǎn)的拉曼光譜數(shù)據(jù)，最后將所有數(shù)據(jù)拼接后再分析獲得待測(cè)二維表面全部光譜信息。由于需要對(duì)待測(cè)表面逐點(diǎn)的依次采樣檢測(cè)，因此的速度較慢。如何解決傳統(tǒng)拉曼光譜采集系統(tǒng)檢測(cè)速度較慢的問題，對(duì)拉曼信號(hào)檢測(cè)的發(fā)展具有重要作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)，其目的在于解決現(xiàn)有拉曼光譜采集系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)較慢的技術(shù)問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)，所述線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)包括沿光路依次設(shè)置的線激光轉(zhuǎn)換單元、散射光成像單元、光纖陣列單元和成像光譜儀；
3、所述線激光轉(zhuǎn)換單元用于將接收到的激光束轉(zhuǎn)化為線激光，并輸出線激光至待測(cè)物體激發(fā)拉曼散射；
4、所述散射光成像單元用于收集待測(cè)物體所產(chǎn)生的拉曼散射光，將所述拉曼散射光轉(zhuǎn)換為線狀像并耦合進(jìn)光纖陣列單元的輸入端；
5、所述光纖陣列單元的輸出端連接成像光譜儀；
6、所述成像光譜儀用于批量解析出線狀像上不同位置的光譜信息。
7、優(yōu)選的，所述線激光轉(zhuǎn)換單元包括沿光路依次設(shè)置的第一準(zhǔn)直鏡和柱透鏡；所述第一準(zhǔn)直鏡用于對(duì)接收到的激光束進(jìn)行準(zhǔn)直，所述柱透鏡用于將準(zhǔn)直后的激光束轉(zhuǎn)化為線激光。
8、優(yōu)選的，所述線激光轉(zhuǎn)換單元還包括窄帶濾光片，所述窄帶濾光片位于第一準(zhǔn)直鏡和柱透鏡之間的光路上，所述窄帶濾光片用于從準(zhǔn)直后的激光束中濾除非光源波段的光信號(hào)。
9、優(yōu)選的，所述散射光成像單元包括沿光路依次設(shè)置的第二準(zhǔn)直鏡、二向色鏡和聚焦鏡；所述第二準(zhǔn)直鏡用于準(zhǔn)直待測(cè)物體所產(chǎn)生的拉曼散射光，所述二向色鏡用于濾除拉曼散射光中的激發(fā)光部分，所述聚焦鏡用于將拉曼散射光聚焦為線狀像后耦合進(jìn)光纖陣列單元。
10、優(yōu)選的，所述散射光成像單元還包括寬帶濾光片，所述寬帶濾光片位于第二準(zhǔn)直鏡和聚焦鏡之間的光路上，用于從拉曼散射光中濾除非系統(tǒng)工作波段的光信號(hào)。
11、優(yōu)選的，所述光纖陣列單元由多根光纖呈線性排布組成，所述線狀像上不同位置的光信號(hào)被耦合進(jìn)光纖陣列單元中對(duì)應(yīng)位置的光纖中。
12、優(yōu)選的，所述光纖陣列單元的輸入端平行于所述線激光，且所述輸入端的端面位于所述線狀像的成像面處。
13、優(yōu)選的，所述光纖陣列單元滿足：
14、
15、其中，為光纖陣列單元中單根光纖的直徑；為光纖陣列單元中相鄰光纖的間距；為光纖陣列單元中光纖的數(shù)量；為線狀像的線寬。
16、優(yōu)選的，還包括樣品臺(tái)，所述樣品臺(tái)用于承載待測(cè)物體，并按預(yù)設(shè)軌跡移動(dòng)。
17、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)的采集方法，包括：
18、將線激光轉(zhuǎn)換單元對(duì)準(zhǔn)待測(cè)物體；
19、將散射光成像單元對(duì)準(zhǔn)待測(cè)物體，設(shè)置散射光成像單元和線激光轉(zhuǎn)換單元位于同一平面，且關(guān)于待測(cè)物體表面的法線對(duì)稱；
20、散射光成像單元收集待測(cè)物體所產(chǎn)生的拉曼散射光，將所述拉曼散射光轉(zhuǎn)換為線狀像并耦合進(jìn)光纖陣列單元的輸入端；
21、光纖陣列單元將線狀像上不同位置的光信號(hào)批量同步傳輸至成像光譜儀；
22、成像光譜儀對(duì)線狀像上不同位置的光信號(hào)進(jìn)行批量采集解析；
23、所述線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)為第一方面中任一所述線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)。
24、總體而言，通過本申請(qǐng)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：
25、（1）本申請(qǐng)系統(tǒng)將線激光技術(shù)、光纖陣列技術(shù)和拉曼光譜采集技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)同步激發(fā)拉曼散射和多點(diǎn)批量采集分析，相較于現(xiàn)有拉曼光譜采集檢測(cè)設(shè)備更加快速和高效。
26、（2）相較于傳統(tǒng)的單點(diǎn)激光激發(fā)拉曼散射，本申請(qǐng)系統(tǒng)利用柱透鏡將點(diǎn)光源轉(zhuǎn)化為線激光，通過線激光在待測(cè)物體表面同時(shí)激發(fā)多點(diǎn)產(chǎn)生拉曼散射，其激發(fā)效率更高。
27、（3）本申請(qǐng)將線激光激發(fā)待測(cè)物體表面產(chǎn)生拉曼散射光成像為線狀像，再通過線狀光纖陣列對(duì)線狀像進(jìn)行信號(hào)采集，線狀光纖陣列中不同位置的光纖采集不同位置的散射信號(hào)，由此實(shí)現(xiàn)了拉曼散射信號(hào)的多點(diǎn)批量采集，其采集效率更高。
28、（4）本申請(qǐng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且調(diào)試方便，使用前只需將線狀光纖陣列的輸入端和拉曼散射成像對(duì)準(zhǔn)即可開始檢測(cè)。
1.一種線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)，其特征在于，所述線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)包括沿光路依次設(shè)置的線激光轉(zhuǎn)換單元（3）、散射光成像單元（5）、光纖陣列單元（6）和成像光譜儀（7）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)，其特征在于，所述線激光轉(zhuǎn)換單元（3）包括沿光路依次設(shè)置的第一準(zhǔn)直鏡（8）和柱透鏡（10）；所述第一準(zhǔn)直鏡（8）用于對(duì)接收到的激光束進(jìn)行準(zhǔn)直，所述柱透鏡（10）用于將準(zhǔn)直后的激光束轉(zhuǎn)化為線激光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)，其特征在于，所述線激光轉(zhuǎn)換單元（3）還包括窄帶濾光片（9），所述窄帶濾光片（9）位于第一準(zhǔn)直鏡（8）和柱透鏡（10）之間的光路上，所述窄帶濾光片（9）用于從準(zhǔn)直后的激光束中濾除非光源波段的光信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)，其特征在于，所述散射光成像單元（5）包括沿光路依次設(shè)置的第二準(zhǔn)直鏡（11）、二向色鏡（12）和聚焦鏡（14）；所述第二準(zhǔn)直鏡（11）用于準(zhǔn)直待測(cè)物體所產(chǎn)生的拉曼散射光，所述二向色鏡（12）用于濾除拉曼散射光中的激發(fā)光部分，所述聚焦鏡（14）用于將拉曼散射光聚焦為線狀像后耦合進(jìn)光纖陣列單元（6）。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)，其特征在于，所述散射光成像單元（5）還包括寬帶濾光片（13），所述寬帶濾光片（13）位于第二準(zhǔn)直鏡（11）和聚焦鏡（14）之間的光路上，用于從拉曼散射光中濾除非系統(tǒng)工作波段的光信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖陣列單元（6）由多根光纖呈線性排布組成，所述線狀像上不同位置的光信號(hào)被耦合進(jìn)光纖陣列單元（6）中對(duì)應(yīng)位置的光纖中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖陣列單元（6）的輸入端平行于所述線激光，且所述輸入端的端面位于所述線狀像的成像面處。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖陣列單元（6）滿足：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)，其特征在于，還包括樣品臺(tái)（4），所述樣品臺(tái)（4）用于承載待測(cè)物體，并按預(yù)設(shè)軌跡移動(dòng)。
10.一種線激光陣列式光纖多點(diǎn)拉曼光譜采集系統(tǒng)的采集方法，其特征在于，包括：