TWM491159U - 動態拉曼散射光分析裝置 - Google Patents

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TWM491159U
TWM491159U TW103209557U TW103209557U TWM491159U TW M491159 U TWM491159 U TW M491159U TW 103209557 U TW103209557 U TW 103209557U TW 103209557 U TW103209557 U TW 103209557U TW M491159 U TWM491159 U TW M491159U
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bing-zhao Huang
Jing-Xiang Chen
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bing-zhao Huang
Jing-Xiang Chen
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Description

動態拉曼散射光分析裝置
本創作係有關於一種動態拉曼散射光分析裝置。
拉曼散射光經由光譜分析儀分析後可得到拉曼散射光譜，習知的拉曼散射光譜係由測試樣品之小區域範圍所被激發出，如欲測得測試樣品之較大區域範圍的拉曼散射光譜，則需將激發光源分多次照射測試樣品的不同區域，才能測得測試樣品之較大區域範圍的拉曼散射光譜。此外，較大區域範圍的拉曼散射光影像也無法快速取得，每次僅能測得測試樣品之小區域範圍的拉曼散射光影像，如欲測得測試樣品之較大區域範圍的拉曼散射光影像，也需將激發光源分多次照射測試樣品的不同區域，才能測得測試樣品之較大區域範圍的拉曼散射光影像。
有鑑於此，本創作為了解決上述問題而提供一種動態拉曼散射光分析裝置，經由調整照射於測試樣品之激發光源的光束斑點大小，可激發出不同區域範圍的拉曼散射光，以供後續的拉曼散射光譜與拉曼散射光影像量測。此外，經由調整光譜分析儀中稜鏡之光柵面或反射面位置，使得拉曼散射光分別入射光柵面或反射面，可分別測得測試樣品之拉曼散射光譜或拉曼散射光影像。
本創作之動態拉曼散射光分析裝置，包括一激發光源、一光 束擴束器、一物鏡及一光譜分析儀。激發光源發出一激發光束，此激發光束照射一測試樣品。光束擴束器可使通過的激發光束之一光束斑點改變大小。物鏡可使通過的激發光束匯聚。光譜分析儀接收從測試樣品所被激發出之一拉曼散射光，光譜分析儀包括一第一濾波器、一準直面鏡、一稜鏡、一聚焦面鏡、一第二濾波器及一影像感測裝置，當拉曼散射光入射光譜分析儀時將依序入射第一濾波器、準直面鏡、稜鏡、聚焦面鏡、第二濾波器、影像感測裝置。稜鏡包括一光柵面及一反射面，光柵面具有光柵功能，反射面具有反射功能，此稜鏡可調整光柵面及反射面位置，使拉曼散射光入射光柵面或反射面。
其中激發光源為一連續波雷射發出一連續波雷射光。
其中第一濾波器包括一低通濾波器及一高通濾波器。
其中第二濾波器包括一高通濾波器及一低通濾波器。
其中低通濾波器為一可變波段低通濾波器，高通濾波器為一可變波段高通濾波器。
其中光束擴束器為一可變倍率光束擴束器。
其中物鏡為一可變倍率物鏡。
其中影像感測裝置為一電子倍增CCD(Electron Multiplying CCD,EMCCD)。
本創作之動態拉曼散射光分析裝置可更包括一汞燈設置於物鏡之一側，此汞燈用以照射測試樣品。
本創作之動態拉曼散射光分析裝置可更包括一螢光照相機設置於物鏡之一側，此螢光照相機用以擷取測試樣品之螢光影像。
10、20‧‧‧動態拉曼散射光分析裝置
101、201‧‧‧激發光源
1011‧‧‧激發光束
102、202‧‧‧光束擴束器
103、203‧‧‧反射鏡
104、204‧‧‧反射鏡
105、205‧‧‧帶通濾波器
106、206‧‧‧反射鏡
107、207‧‧‧分光鏡
108、208‧‧‧物鏡
109、209‧‧‧置物平台
110、210‧‧‧反射鏡
111、211‧‧‧帶拒濾波器
112、212‧‧‧耦合透鏡
113、213‧‧‧光譜分析儀
1131、2131‧‧‧第一濾波器
11311、21311‧‧‧低通濾波器
11312、21312‧‧‧高通濾波器
1132、2132‧‧‧反射鏡
1133、2133‧‧‧準直面鏡
1134、2134‧‧‧稜鏡
11341、21341‧‧‧光柵面
11342、21342‧‧‧反射面
1135、2135‧‧‧聚焦面鏡
1136、2136‧‧‧反射鏡
1137、2137‧‧‧第二濾波器
11371、21371‧‧‧高通濾波器
11372、21372‧‧‧低通濾波器
1138、2138‧‧‧影像感測裝置
114、214‧‧‧測試樣品
RSL‧‧‧拉曼散射光
215‧‧‧汞燈
216、219‧‧‧可變波段濾波器
217‧‧‧分光鏡
218‧‧‧螢光照相機
220‧‧‧反射鏡
2151‧‧‧白光
2152‧‧‧螢光
第1圖係本創作之動態拉曼散射光分析裝置之第一實施例之示意圖。
第2圖係本創作之動態拉曼散射光分析裝置之第一實施例的激發光束光路示意圖。
第3圖係本創作之動態拉曼散射光分析裝置之第一實施例的拉曼散射光譜量測示意圖。
第4圖係本創作之動態拉曼散射光分析裝置之第一實施例的拉曼散射光影像量測示意圖。
第5圖係本創作之動態拉曼散射光分析裝置之第二實施例的螢光影像量測示意圖。
請參閱第1圖，第1圖係本創作之動態拉曼散射光分析裝置之第一實施例之示意圖。動態拉曼散射光分析裝置10包括一激發光源101、一光束擴束器102、一反射鏡103、一反射鏡104、一帶通濾波器(Bandpass Filter)105、一反射鏡106、一分光鏡(Beamsplitter)107、一物鏡108、一置物平台109、一反射鏡110、一帶拒濾波器(Notch Filter)111、一耦合透鏡112及一光譜分析儀(Spectrometer)113。光譜分析儀(Spectrometer)113包括一第一濾波器1131、一反射鏡1132、一準直面鏡1133、一稜鏡1134、一聚焦面鏡1135、一反射鏡1136、一第二濾波器1137及一影像感測裝置1138。第一濾波器1131包括一低通濾波器11311及一高通濾波器11312，第二濾波器1137包括一高通濾波器11371及一低通濾波器11372。稜鏡1134包括一光柵面11341及一反射面11342。當欲量測一測試樣品(未圖示)之拉曼散射光譜時，需調整稜鏡1134使光柵面11341面向入射的一拉曼散射光(未圖示)，當欲測量測試樣品(未圖示)之拉曼散射光影像時，需調整稜鏡1134使反射面11342面向入射的拉曼散射光(未圖示)。底下將更進一步詳細說明動態拉曼散射光 分析裝置10量測拉曼散射光譜與拉曼散射光影像之過程與其對應之光學路徑。
請參閱第2圖，第2圖係本創作之動態拉曼散射光分析裝置之第一實施例的激發光束光路示意圖。當欲量測拉曼散射光譜時，先將一測試樣品114放置於置物平台109，啟動激發光源101，激發光源101發出一激發光束1011，激發光束1011先入射光束擴束器102使激發光束1011之一光束斑點(未圖示)變大，再由反射鏡103、104反射後改變行進方向射向帶通濾波器105，帶通濾波器105只允許激發光束1011通過，其它波長光束將被濾除無法通過，接著經由反射鏡106反射後改變行進方向射向分光鏡107，分光鏡107可使部份的激發光束1011通過及部份的激發光束1011反射，被分光鏡107反射的激發光束1011將改變行進方向射向物鏡108，最後由物鏡108將激發光束1011聚焦照射於測試樣品114。
請參閱第3圖，第3圖係本創作之動態拉曼散射光分析裝置之第一實施例的拉曼散射光譜量測示意圖。如上述【0016】行所述，激發光束1011最後將由物鏡108聚焦照射於測試樣品114，測試樣品114因此將被激發光束1011激發出拉曼散射光RSL，此拉曼散射光RSL之前進方向與入射的激發光束1011相反，其將依序通過物鏡108、分光鏡107，經反射鏡110反射後改變行進方向射向帶拒濾波器111，帶拒濾波器111只允許入射的拉曼散射光RSL通過，入射的殘餘激發光束1011將被濾除，最後經由耦合透鏡112將拉曼散射光RSL導入光譜分析儀113，光譜分析儀113再量測出測試樣品114之拉曼散射光譜。拉曼散射光RSL射入光譜分析儀113時，依序通過第一濾波器1131中的低通濾波器11311、高通濾波器11312，以濾除不必要的雜光，再入射反射鏡1132改變行進方向入射準直面鏡1133，準直面鏡1133將拉曼散射光RSL變為準直的拉曼散射光RSL再入射稜鏡 1134，稜鏡1134已事先調整使其光柵面11341面向入射的拉曼散射光RSL，光柵面11341具有光柵功能，可將入射的拉曼散射光RSL分光後射向聚焦面鏡1135，聚焦面鏡1135將分光後的拉曼散射光RSL入射反射鏡1136改變行進方向後依序通過第二濾波器1137中的高通濾波器11371、低通濾波器11372，以濾除不必要的雜光，最後射入影像感測裝置1138以測得測試樣品114之拉曼散射光譜。
請參閱第4圖，第4圖係本創作之動態拉曼散射光分析裝置之第一實施例的拉曼散射光影像量測示意圖。當欲測量測試樣品114之拉曼散射光影像時，需先調整稜鏡1134使其反射面11342面向入射的拉曼散射光RSL，反射面11342只有反射功能無法分光，入射反射面11342的拉曼散射光RSL將被直接反射。測量測試樣品114之拉曼散射光影像之過程與其對應之光學路徑與【0016】、【0017】行所述近似，因此省略其說明。
請參閱第5圖，第5圖係本創作之動態拉曼散射光分析裝置之第二實施例的螢光影像量測示意圖。動態拉曼散射光分析裝置20包括一激發光源201、一光束擴束器202、一反射鏡203、一反射鏡204、一帶通濾波器(Bandpass Filter)205、一反射鏡206、一分光鏡(Beamsplitter)207、一物鏡208、一置物平台209、一反射鏡210、一帶拒濾波器(Notch Filter)211、一耦合透鏡212、一光譜分析儀(Spectrometer)213、一汞燈215、一可變波段濾波器216、一分光鏡(Beamsplitter)217、一螢光照相機218、一可變波段濾波器219及一反射鏡220。光譜分析儀(Spectrometer)213包括一第一濾波器2131、一反射鏡2132、一準直面鏡2133、一稜鏡2134、一聚焦面鏡2135、一反射鏡2136、一第二濾波器2137及一影像感測裝置2138。第一濾波器2131包括一低通濾波器21311及一高通濾波器21312，第二濾波器2137包括一高通濾波器21371及一低通濾波器21372。稜鏡2134包括一光柵面21341及一反 射面21342。當欲測量一測試樣品214之拉曼散射光譜或拉曼散射光影像時，需將反射鏡220及分光鏡(Beamsplitter)217移動，使其不再位於拉曼散射光(未圖示)之光學路徑。測量測試樣品214之拉曼散射光譜及拉曼散射光影像之過程與其對應之光學路徑與【0016】、【0017】、【0018】行所述近似，因此省略其說明。底下將更進一步詳細說明動態拉曼散射光分析裝置20量測螢光影像之過程與其對應之光學路徑。
如第五圖所示，將測試樣品214放置於置物平台209，汞燈215發出一束白光2151，白光2151通過可變波段濾波器216後只允許部份波段光束通過，再經分光鏡217部份反射後改變行進方向，最後經物鏡208聚焦入射測試樣品214。測試樣品214將被激發出一螢光2152，螢光2152再依序入射物鏡208、分光鏡217，經反射鏡220反射後改變行進方向入射可變波段濾波器219，最後入射螢光照相機218以擷取測試樣品214之螢光影像。
上述實施例中的激發光源可為連續波雷射發出連續波雷射光，低通濾波器可為可變波段低通濾波器，高通濾波器可為可變波段高通濾波器，光束擴束器可為可變倍率光束擴束器，物鏡可為可變倍率物鏡，影像感測裝置可為電子倍增CCD(Electron Multiplying CCD,EMCCD)。
雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何於其所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧動態拉曼散射光分析裝置
101‧‧‧激發光源
102‧‧‧光束擴束器
103‧‧‧反射鏡
104‧‧‧反射鏡
105‧‧‧帶通濾波器
106‧‧‧反射鏡
107‧‧‧分光鏡
108‧‧‧物鏡
109‧‧‧置物平台
110‧‧‧反射鏡
111‧‧‧帶拒濾波器
112‧‧‧耦合透鏡
113‧‧‧光譜分析儀
1131‧‧‧第一濾波器
11311‧‧‧低通濾波器
11312‧‧‧高通濾波器
1132‧‧‧反射鏡
1133‧‧‧準直面鏡
1134‧‧‧稜鏡
11341‧‧‧光柵面
11342‧‧‧反射面
1135‧‧‧聚焦面鏡
1136‧‧‧反射鏡
1137‧‧‧第二濾波器
11371‧‧‧高通濾波器
11372‧‧‧低通濾波器
1138‧‧‧影像感測裝置

Claims (10)

  1. 一種動態拉曼散射光分析裝置包括：一激發光源，該激發光源發出一激發光束，該激發光束照射一測試樣品；一光束擴束器設置於該激發光源之一側，該光束擴束器可使通過的該激發光束之一光束斑點改變大小；一物鏡設置於該光束擴束器之一側，該物鏡可使通過的該激發光束匯聚；以及一光譜分析儀設置於該物鏡之一側，該光譜分析儀接收從該測試樣品所被激發出之一拉曼散射光，該光譜分析儀包括一第一濾波器、一準直面鏡、一稜鏡、一聚焦面鏡、一第二濾波器以及一影像感測裝置，該拉曼散射光入射該光譜分析儀時將依序入射該第一濾波器、該準直面鏡、該稜鏡、該聚焦面鏡、該第二濾波器、該影像感測裝置；該稜鏡包括一光柵面以及一反射面，該光柵面具有光柵功能，該反射面具有反射功能，該稜鏡可調整該光柵面以及該反射面位置，使該拉曼散射光入射該光柵面或該反射面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之動態拉曼散射光分析裝置，其中該激發光源為一連續波雷射(Continuous Wave Laser,CW Laser)發出一連續波雷射光。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之動態拉曼散射光分析裝置，其中該第一濾波器包括一低通濾波器以及一高通濾波器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之動態拉曼散射光分析裝置，其中該第二濾波器包括一高通濾波器以及一低通濾波器。
  5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述之動態拉曼散射光分析裝置，其中該低通濾波器為一可變波段低通濾波器，該高通濾波器為一可變波段高通濾波器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之動態拉曼散射光分析裝置，其中該光束擴束器為一可變倍率光束擴束器。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之動態拉曼散射光分析裝置，其中該物鏡為一可變倍率物鏡。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之動態拉曼散射光分析裝置，其中該影像感測裝置為一電子倍增CCD(Electron Multiplying CCD,EMCCD)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之動態拉曼散射光分析裝置，其更包括一汞燈(Mercury Lamp)設置於該物鏡之一側，該汞燈(Mercury Lamp)用以照射該測試樣品。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之動態拉曼散射光分析裝置，其更包括一螢光照相機(Fluorescence Camera)設置於該物鏡之一側，該螢光照相機(Fluorescence Camera)用以擷取該測試樣品之一螢光影像。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111122547A (zh) * 2020-02-26 2020-05-08 东莞伊莱智能科技有限公司 一种动态拉曼散射光分析装置

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