【CN209542457U】一种基于门控单光子相机的快速远程拉曼系统【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920218311.3

(22)申请日 2019.02.21

(73)专利权人 西安中智科仪光电设备有限公司

地址 710065 陕西省西安市高新区科技二

路77号西安光电园207室

(72)发明人 任文贞　方正军　金鹏程　

(74)专利代理机构 山东博睿律师事务所 37238

代理人 曲成武

(51)Int.Cl.

G01N 21/65(2006.01)

G01N 21/01(2006.01)

(54)实用新型名称

一种基于门控单光子相机的快速远程拉曼

系统

(57)摘要

本实用新型提供一种基于门控单光子相机

的快速远程拉曼系统，包括纳秒脉冲激光器、窄

带滤光片、光栅光谱仪、门控单光子相机等。纳秒

脉冲激光器与门控单光子相机，以距离选通模式

工作；纳秒脉冲激光器出射10Hz频率脉冲激光激

发待测目标拉曼信号；经窄带滤光片后过滤掉激

光信号，通过物镜收集进入光栅光谱仪；光栅光

谱仪将复合光分成线性分布的单色光，并成像在

门控单光子相机的靶面上；单光子相机进行数据

采集后，将数据反馈给计算机，进行光谱信号分

析。本实用新型可用于远程目标拉曼信号的快速

检测，具有非接触测量、灵敏度高、信噪比高、检

测快速的优势，可广泛应用于违禁物品安检、液

体安检及矿石、珠宝、化工制品、生物医药检测等

领域。权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 209542457 U 2019.10.25

C N 209542457

U

权　利　要　求　书1/1页CN 209542457 U

1.一种基于门控单光子相机的快速远程拉曼系统，其特征在于，包括计算机、纳秒脉冲激光器、窄带滤光片、收集物镜、光栅光谱仪和门控单光子相机；其中：

纳秒脉冲激光器，用于出射纳秒脉冲激光信号，激发待测目标拉曼信号；

窄带滤光片，用于过滤待测目标拉曼信号；

收集物镜，用于提高窄带滤光片过滤的拉曼信号收集效率；

光栅光谱仪，用于将收集物镜收集的拉曼信号分成线性分布的单色光，并成像在门控单光子相机的靶面上；

门控单光子相机，仅在待测目标拉曼信号到达时刻打开“选通快门”，并以单光子技术模式进行数据采集后，将数据反馈给计算机；

计算机，用于控制纳秒脉冲激光器和门控单光子相机的时序，使其以距离选通模式工作；并对门控单光子相机所采集的拉曼光谱进行数据处理分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于门控单光子相机的快速远程拉曼系统，其特征在于，所述的纳秒脉冲激光器的激光波长为532nm，脉宽<10ns，重复频率1-20Hz，具有外触发功能。

3.根据权利要求1所述的一种基于门控单光子相机的快速远程拉曼系统，其特征在于，所述的窄带滤光片，中心波长为532nm，带宽±10nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于门控单光子相机的快速远程拉曼系统，其特征在于，所述的收集物镜，波段400-700nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于门控单光子相机的快速远程拉曼系统，其特征在于，所述的光栅光谱仪，波谱范围200-1100nm。

6.根据权利要求1所述的一种基于门控单光子相机的快速远程拉曼系统，其特征在于，所述的门控单光子相机的分辨率：1920*1200；最大帧频：162fps；MCP类型：Hot s20双层；最短光学门宽：3ns；最大光学增益：55000倍；单光子计数率：370Mcps/pixel。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的一种基于门控单光子相机的快速远程拉曼系统，其特征在于，所述门控单光子相机包括：双层MCP像增强器、光纤锥耦合镜头、探测器、时序控制模块和门控模块；

双层MCP像增强器用于微弱光信号的增益、放大；

光纤锥耦合镜头，利用光纤对光线的全反射将双层MCP像增强器放大后的光信号耦合到探测器的靶面上；

探测器，用于采集光纤锥耦合镜头耦合的光信号；

时序控制模块，用于实现数据外触发的信号开启时序控制，及内部时序的外部导出；

门控模块，用于控制曝光时间及门宽控制。

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