高灵敏度面阵CCD的拉曼光谱测量系统

吴景林

【摘 要】探测器的性能严重影响着拉曼光谱检测。为此，本文采用高灵敏度、低暗电流的背薄型面阵CCD作为探测器，设计了一套拉曼光谱测量系统。针对此CCD，设计了光谱数据采集电路包括多路电源电路、CCD驱动电路、CCD信号处理电路、A/D转换和制冷电路，以最大化发挥CCD的性能。利用本系统对某强荧光背景的香油样品进行拉曼光谱测量。实验结果表明，该系统能够提高弱拉曼峰的探测，提高信噪比。

【关键词】CCD 拉曼光谱 光谱数据采集

拉曼光谱技术是进行分子结构分析的强有力方法，具有快速、无损检测等优点[1]。但是探测器本身的噪声和暗电流严重影响着弱拉曼峰的探测[2]。为此本文采用高灵敏度、低暗电流的背薄型面阵CCD作为探测器，设计了一套拉曼光谱测量系统。

1 系统设计

本系统包括激光器、拉曼探头、光栅色散光路和光谱数据采集电路。系统原理如图1所示，测试步骤如下：

（1）激光器驱动电路和温控电路驱动激光器输出波长稳定的激光。

（2）拉曼探头传输激光聚焦照射到样品上，并收集拉曼散射光和瑞利散射光。拉曼探头通过内部的陷波片抑制瑞利散射光，并传输拉曼散射光到光栅色散光路。

（3）光栅色散光路实现拉曼光信号按波长在空间上色散开并聚焦照射到CCD光敏面上，经光电转换变成光谱电信号。

（4）光谱数据采集电路负责驱动CCD并进行CCD输出信号的信号处理与A/D转换，之后通过USB传至电脑，进行分析处理拉曼信号。

2 光谱数据采集电路