详情

原文传递一种用于同时测量分子振动和手性信息的表面增强红外吸收激光光谱系统和方法

专利名称：	一种用于同时测量分子振动和手性信息的表面增强红外吸收激光光谱系统和方法
摘要：	本发明提供了一种用于同时测量分子振动和手性信息的表面增强红外吸收激光光谱系统和方法。基本结构包括光源模块、光路回转模块一、参考模块、测量模块、光路回转模块二、光电探测模块和控制模块。光源模块出射线偏振的红外激光；光路回转模块一选择性地将红外激光传输至测量模块或参考模块；参考模块将红外激光经光衰减器传输至光路回转模块二；测量模块将红外激光传输到偏振敏感纳米天线芯片上加载了样品的待测区域，再将携带待测区域信息的红外激光传输至光路回转模块二；光路回转模块二将来自参考模块或测量模块的红外激光传输至光电探测模块；光电探测模块将接收到的红外激光转换为数据电信号并传输给控制模块；控制模块进行数据处理。本发明引入结构参数经过设计的偏振敏感的纳米天线结构，利用手性分子的旋光性，使得系统测得的红外吸收光谱中同时包含了分子的振动和手性信息，增加了红外光谱的信息维度，从而提高了系统的灵敏度、扩大了系统的应用场景。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京航空航天大学
发明人：	余霞;倪静;唐舟卓;安东来
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-10T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202311000983.4
公开号：	CN117030652A
分类号：	G01N21/3504;G01N21/01;G01N21/39;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/3504;G01N21/01;G01N21/39
申请人地址：	100191 北京市海淀区学院路37号
主权项：	1.一种用于同时测量分子振动和手性信息的表面增强红外吸收激光光谱系统，其特征在于，包括光源模块、光路回转模块一、参考模块、测量模块、光路回转模块二、光电探测模块和控制模块。所述光源模块用于输出线偏振的红外激光；所述光路回转模块一用于选择性地将所述红外激光传输至所述测量模块或所述参考模块；所述参考模块用于将所述红外激光经光衰减器传输至光路回转模块二；所述测量模块包括旋转调整架和偏振敏感纳米天线芯片，所述偏振敏感纳米天线芯片固定在所述旋转调整架上，所述测量模块用于将所述红外激光传输到所述偏振敏感纳米天线芯片上用于加载样品的待测区域，再将经过所述待测区域的红外激光传输至所述光路回转模块二；所述光路回转模块二将来自所述参考模块或所述测量模块的红外激光传输至光电探测模块；所述光电探测模块用于将所述红外激光转换为数据电信号并传输给所述控制模块。所述控制模块用于对所述数据电信号进行数据处理。 2.根据权利要求1所述的用于同时测量分子振动和手性信息的表面增强红外吸收激光光谱系统，其特征在于，所述测量模块的偏振敏感纳米天线芯片具有多个增强波段，所述偏振敏感纳米天线芯片的方向与所述红外激光的偏振方向的夹角会改变所述纳米天线芯片的光谱和其在多个增强波段的增强效果，所述偏振敏感纳米天线芯片的一个增强波段的增强效果在所述红外激光的偏振方向为该增强波段的最佳偏振方向时达到最大，所述多个增强波段各自的最佳偏振方向之间有固定的夹角，所述固定的夹角和所述偏振敏感纳米天线芯片上的纳米天线的结构、尺寸为增强所述待测样品的分子振动信息而设计。 3.根据权利要求2所述的用于同时测量分子振动和手性信息的表面增强红外吸收激光光谱系统，其特征在于，所述测量模块的旋转调整架用于在开始测量前调整所述偏振敏感纳米天线芯片的方向与所述红外激光的偏振方向的夹角，为所述纳米天线芯片在多个增强波段的增强效果提供一个调谐维度。 4.根据权利要求2所述的用于同时测量分子振动和手性信息的表面增强红外吸收激光光谱系统，其特征在于，所述偏振敏感纳米天线芯片和所述红外激光的偏振方向维持不变时，所述偏振敏感纳米天线芯片的光谱在加载所述待测样品前后产生的变化中包含了所述待测样品中分子的手性信息，所述纳米天线芯片的光谱包括但不限于吸收光谱、透射光谱和反射光谱。 5.根据权利要求1所述的用于同时测量分子振动和手性信息的表面增强红外吸收激光光谱系统，其特征在于，所述光路回转模块一和光路回转模块二配合使用用于选择让所述系统测量所述红外激光经过所述参考模块得到的参考光谱或经过所述测量模块得到的探测光谱，测量所述参考光谱用于在数据处理中补偿所述光源模块、所述光电探测模块和所述系统的使用环境的变化，所述探测光谱包括所述偏振敏感纳米天线芯片和所述待测样品的光谱。 6.一种用于同时测量分子振动和手性信息的方法，其特征在于，利用权利要求1-5所述的用于同时测量分子振动和手性信息的表面增强红外吸收激光光谱系统执行，所述用于同时测量分子振动和手性信息的方法包括以下步骤：步骤1，开启光源模块，输出线偏振的红外激光；步骤2，调整测量模块中用来固定偏振敏感纳米天线芯片的旋转调整架，使偏振敏感纳米天线芯片在多个增强波段的增强效果达到最适合待测样本的状态，比如让某一个增强波段得到最大增强效果或让多个增强波段得到较大的增强效果，在一批待测样品的测量开始前完成旋转调整架的调整后要将旋转调整架固定；步骤3，偏振敏感纳米天线芯片的清洗和待测样品加载，需要在每个光谱测量开始前根据需求选择是否清洗以及是否在待测区域加载待测样品；步骤4，调整光路回转模块一和光路回转模块二让红外激光经过参考模块或测量模块，用于测量参考光谱或探测光谱；步骤5，光电探测模块将红外激光转换为数据电信号并传输给控制模块；步骤6，控制模块对光谱的数据电信号进行数据处理。
所属类别：	发明专利