晶體光纖、具有晶體光纖之拉曼光譜儀及其檢測方法CRYSTAL FIBER,RAMAN SPECTROMETER USING THE SAME AND DETECTION METHOD THEREOF

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

13/401,199

專利證號

US 8,934,093 B2

專利獲證名稱

晶體光纖、具有晶體光纖之拉曼光譜儀及其檢測方法CRYSTAL FIBER,RAMAN SPECTROMETER USING THE SAME AND DETECTION METHOD THEREOF

專利所屬機關 (申請機關)

國立臺灣大學

獲證日期

2015/01/13

技術說明

1.我們提出一種低激發功率，高靈敏度，及非侵入性的活體量測技術，一種以雙摻雜晶體光纖作光源檢測生物體內血液成分的拉曼光譜儀。此種晶體光纖的特色是其增益頻譜非常寬，並且在增益頻譜中有一特殊窄頻光源。利用此窄頻光作激發光源，而其餘寬頻光譜的部分用來當作探偵光，當激發光和探偵光頻率的差值等於振動分子的振動頻率時原先微弱的拉曼訊號會瞬間被放大。雙摻雜晶體光纖作光源照射生物材料由於其獨特的光譜特性拉曼訊號將被同時顯現出來，其靈敏度高且可量測範圍更廣。 2.我們所提出的發明可應用在非侵入性或試管內的生物醫學檢測如血糖量測，膽固醇及胡蘿蔔素量測。 3.我們所提出的拉曼量測設備不僅結構相對簡單，所需的低雷射光源激發功率也符合醫療法規，可快速量測，不需抽血或從人體上做切片也大大降低成本。對於生醫方面非侵入性的活體量測醫學檢測可以有很大的幫助。 4.我們所研發的晶體光纖特徵 纖心使用的材質為共摻鉻鈦藍寶石晶體。纖衣材質為硼玻璃，以降低光纖之傳輸損耗。以雷射加熱基座長晶法製作，經過多次長晶以縮小直徑。使用高溫爐或雷射對晶纖加熱退火。將退火後的單晶晶纖穿入硼玻璃材質的毛細管之中，以雷射加熱平台生長系統製作具有纖衣層之共摻鈦藍寶石晶體光纖。由於纖心使用的材質為含有共摻雜兩種過渡金屬離子的某種晶體，此兩種離子可以同時被一種光源激發而產生輸出光，離子一可以產生一窄頻輸出光，離子二可以產生一寬頻輸出光。 Raman effect is an inelastic scattering of photons during interaction with matter. The frequency difference between the incident and the scattered photons called Raman shift which we usually observe in Raman spectrum. The energy difference is corresponding to the vibration energy of the molecular composition. The possibility of inelastic scattering is approximately 1 in 10 million photons which makes it not easy to be observed. Typically, using Raman spectroscopy requires a long exposure time and high power laser pump fluence to get Raman signal, and that usually exceeds the safety limitations for light illumination in human body. We present a method for examining biological materials using lower excitation power Raman spectroscopy.

備註

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