CN105866091A - 一种便携式痕量炸药探测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式痕量炸药探测仪，包括探测器(1)、吸收型滤光片(2)、收集镜(3)、观测窗(4)、高分子镀膜基底(5)、激光二极管(6)、气泵(7)、加热装置(8)、擦拭采样片(9)、壳体(20)，激光二极管(6)平行安置在高分子镀膜基底(5)的下方，探测器(1)平行安置在气腔(10)的最上方，吸收型滤光片(2)、收集镜(3)从上到下依次平行、同轴设置在探测器(1)和气腔(10)的中间位置。本发明简化了荧光收集光路，降低了装调难度；简化了激光激发光路，使探测器结构小巧、便于携带使用；镀膜工艺更简单，降低成本；通过比较的方法判断是否有爆炸品，采用报警喇叭和触摸屏多种方式报警，使用方便快捷。

Description

一种便携式痕量炸药探测仪
技术领域
本发明属于探测装置领域，特别涉及一种便携式痕量炸药探测仪。
背景技术
在高分子材料被激光激发出荧光的情况下，如果有微量的爆炸品气体接触到高分子材料表面时，高分子的荧光强度会发生明显下降，因此，我们可以利用高分子材料的这个特性来探测爆炸品。
但是现有的爆炸品探测仪器一般利用玻璃毛细管式光波导，设备体积庞大，内部系统复杂，成本高，操作不方便。而某些专利申请或改进型产品，其虽然利用了高分子材料荧光在爆炸品气体下强度明显下降的特性来探测爆炸品，但是其内部结构仍然较为复杂，光传播通道较多，光路元器件较多且相互间顺序固化，不能灵活排布，致使探测器体积和重量都较大，不能随身携带和灵活操作。
为此，有必要对现有产品和技术进行改进。
发明内容
发明目的：克服现有技术的不足，研制一种结构简化、成本低廉、制作简单且使用方便快捷的便携式痕量炸药探测仪。
技术方案：一种便携式痕量炸药探测仪，包括探测器1、吸收型滤光片2、收集镜3、观测窗4、高分子镀膜基底5、激光二极管6、气泵7、加热装置8、擦拭采样片9、壳体20，所述感光元件1、吸收型滤光片2、收集镜3、观测窗4、高分子镀膜基底5、激光二极管6安装于所述壳体20内部，所述观测窗4、高分子镀膜基底5围成气腔10，所述加热装置8、所述气泵7分别连通在所述壳体20外部且位于所述气腔10的两侧，所述擦拭采样片9垂直插在所述加热装置8的卡槽中；所述探测器1通过单片机11连接报警喇叭12及触摸屏13；所述激光二极管6平行安置在所述高分子镀膜基底5的下方，所述探测器1平行安置在所述气腔10的最上方，所述吸收型滤光片2、收集镜3从上到下依次平行、同轴设置在所述探测器1和所述气腔10的中间位置。
所述激光二极管6可以替换为经过筛选的单色LED光源；
所述吸收型滤光片2、收集镜3的上下顺序可以互换；
所述吸收型滤光片2的作用是将激光二极管或的单色LED光源的强光滤掉，以免影响对高分子镀膜基底5发出的荧光的收集和监测；
优选的，所述吸收型滤光片2的材质为光学有色玻璃；
优选的，所述高分子镀膜基底5采用透明或半透明片材，如玻璃，毛玻璃，有机玻璃、塑料；
优选的，所述镀膜在基底5上的高分子材料为MEH-PPV；
优选的，所述探测器1为光敏性探测器，具体型号可选用滨松公司的S2386-44k、Throlab公司的FDS100；
由于吸收型滤光片2的材料天生会吸收某个波段的波长，靠材料特性来进行滤除荧光，吸收型滤光片与收集镜的顺序是可以颠倒的，对顺序无要求，使得荧光探测光路排布更加灵活；而且采用吸收型滤光片，收集光路只需要收集镜和滤光片，所述收集镜3和吸收型滤光片2的组合代替了准直镜14、镀膜型滤光片15及会聚镜16的组合，简化了荧光收集光路，且所有光学元件均同轴安装，降低了装调难度；所述激光二极管6可代替传统的LED17、准直镜14、镀膜型滤光片15及会聚镜16的组合，简化了激光激发光路，使探测器结构小巧、便于携带和使用；同时，吸收型滤光片比镀膜滤光片价格便宜，降低了成本。而传统使用的镀膜型滤光片靠的是不同膜层厚度之间产生的干涉现象，将特定波长的光透射过去，这要求入射光必须是在一定角度范围内，所以要求镀膜型滤光片必须放在荧光传播方向上准直镜的后面，导致不如采用吸收型滤光片的荧光探测光路排布灵活；而且镀膜型滤光片的收集光路需要准直镜、滤光片、会聚镜顺次排布，所以荧光收集光路也比较复杂冗长，成本也相应增加。
由于透明或半透明片材的高分子镀膜基底5，其材料价格比通常的硅片基底价格更低，镀膜工艺更简单、不需要像硅片基底那样进行镀膜前处理，所以降低了成本，如有机玻璃、塑料比硅片的成本节约60％左右，玻璃、毛玻璃则可以节约80％以上。
本发明还公开了以上便携式痕量炸药探测仪的探测方法，包括：
(1)取样：所述探测仪用来测试目标是否粘有爆炸品，将擦拭采样片9从怀疑沾有爆炸品的采样区擦拭后，粘上采样区的分子；
(2)加热：将擦拭采样片9垂直插在加热装置8的卡槽中，让擦拭采样片9沾染到的分子在加热装置8的作用下挥发出分子蒸汽；
(3)抽气：分子蒸汽进入由观测窗4、高分子镀膜基底5围成的气腔10中，被气泵7抽气的气流带到基底5上；
(4)激发和收集荧光：由激光二极管6发出的激光照射到高分子镀膜基底5上的高分子上，高分子发出的荧光经过观测窗4被收集镜3收集，经过吸收型滤光片2过滤后被探测器1监测记录；
(5)在步骤(1)到(4)的过程中，实时监测和比较荧光强度：
a.当按下触摸屏13上“新建测量档案”按钮的时候，开始做新一次测量的准备工作，做一次空抽检测，即在不放擦拭采样片9时检测荧光值，记录下此时的空抽荧光下降值D1；
b.将擦拭采样片9放入加热装置8，进行正常测量，得到此时测量到的正常荧光下降值D2；
c.所述单片机11比较D1与D2，当D2/D1<设定的报警系数B,单片机11控制报警喇叭12不发出声音，同时控制液晶屏显示蓝色背景，并在液晶屏上输出安全的字样；当D2/D1>＝设定的报警系数B，通过单片机11控制报警喇叭12发出声音报警，同时控制所述触摸屏13的液晶屏显示红色背景，并在液晶屏上输出报警字样。
本发明的有益效果：本发明采用了吸收型滤光片，简化了荧光收集光路且使其布局更加灵活，所有光学元件均同轴安装，降低了装调难度；采用激光二极管作为激发光源，简化了激发光路，使探测器结构小巧、便于携带和使用；采用透明片材的高分子镀膜基底，镀膜工艺更简单，降低成本；通过比较的方法判断是否有爆炸品，采用报警喇叭和触摸屏多种方式报警，使用方便快捷。
附图说明
图1是本发明实施例一便携式痕量炸药探测仪结构示意图；
图2是本发明实施例二便携式痕量炸药探测仪结构示意图；
图3是本发明实施例一或实施例二的荧光收集光路被传统收集光路代替的结构示意图；
图4是本发明实施例一的激光激发光路被传统激发光路代替的结构示意图；
图5是本发明实施例二的激光激发光路被传统激发光路代替的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例一：如图1所示，一种便携式痕量炸药探测器，包括探测器1、吸收型滤光片2、收集镜3、观测窗4、高分子镀膜基底5、激光二极管6、气泵7、加热装置8、擦拭采样片9、壳体20，所述感光元件1、吸收型滤光片2、收集镜3、观测窗4、高分子镀膜基底5、激光二极管6安装于所述壳体20内部，所述观测窗4、高分子镀膜基底5围成气腔10，所述加热装置8、所述气泵7分别连通在所述壳体20的外部且位于所述气腔10的两侧，所述擦拭采样片9垂直插在所述加热装置8的卡槽中；所述探测器1通过单片机11连接报警喇叭12及触摸屏13；所述激光二极管6平行安置在所述高分子镀膜基底5的下方，所述探测器1平行安置在所述气腔10的最上方，所述吸收型滤光片2、收集镜3从上到下依次平行、同轴设置在所述探测器1和所述气腔10的中间位置。
实施例二，如图2所示，所述吸收型滤光片2、收集镜3的上下顺序互换，即吸收型滤光片2换到收集镜3的下方。
所述激光二极管6可以替换为经过筛选的单色LED光源；
所述吸收型滤光片2的作用是将激光二极管或单色LED光源的强光滤掉，以免影响对高分子镀膜基底5发出的荧光的收集和监测。
在实施例一、二中，所述吸收型滤光片2的材质为光学有色玻璃；所述高分子镀膜基底5采用半透明片材，具体为毛玻璃；所述镀膜在基底5上的高分子材料为MEH-PPV；所述探测器1为光敏性探测器，具体型号选用滨松公司的S2386-44k。
由于吸收型滤光片2的材料天生会吸收某个波段的波长，靠材料特性来进行滤除荧光，吸收型滤光片与收集镜的顺序是可以颠倒的，对顺序无要求，使得荧光探测光路排布更加灵活；而且采用吸收型滤光片，收集光路只需要收集镜和滤光片，所述收集镜3和吸收型滤光片2的组合代替了传统的准直镜14、镀膜型滤光片15及会聚镜16的组合，简化了荧光收集光路，且所有光学元件均同轴安装，降低了装调难度；所述激光二极管6代替了传统的LED17、准直镜14、镀膜型滤光片15及会聚镜16的组合(传统激光激发光路如图4、图5所示)，简化了激光激发光路，使探测器结构小巧、便于携带和使用；同时，吸收型滤光片比镀膜滤光片价格便宜，降低了成本。而传统使用的镀膜型滤光片靠的是不同膜层厚度之间产生的干涉现象，将特定波长的光透射过去，这要求入射光必须是在一定角度范围内，所以要求镀膜型滤光片必须放在荧光传播方向上准直镜的后面，导致不如采用吸收型滤光片的荧光探测光路排布灵活；而且镀膜型滤光片的收集光路需要准直镜14、镀膜型滤光片15、会聚镜16顺次排布，所以荧光收集光路也比较复杂冗长，成本也相应增加(如图3所示)。
由于透明或半透明片材的高分子镀膜基底5，其材料价格比通常的硅片基底价格更低，镀膜工艺更简单、不需要像硅片基底那样进行镀膜前处理，所以降低了成本，如有机玻璃、塑料比硅片的成本节约60％左右，玻璃、毛玻璃则可以节约80％以上。
本发明还公开了以上便携式痕量炸药探测器的探测方法，包括：
(1)取样：所述探测器用来测试目标是否粘有爆炸品，将擦拭采样片9从怀疑沾有爆炸品的采样区擦拭后，粘上采样区的分子；
(2)加热：将擦拭采样片9垂直插在加热装置8的卡槽中，让擦拭采样片9沾染到的分子在加热装置8的作用下挥发出分子蒸汽；
(3)抽气：分子蒸汽进入由观测窗4、高分子镀膜基底5围成的气腔10中，被气泵7抽气的气流带到基底5上；
(4)激发和收集荧光：由激光二极管6发出的激光照射到高分子镀膜基底5上的高分子上，高分子发出的荧光经过观测窗4被收集镜3收集，经过吸收型滤光片2过滤后被探测器1监测记录；
(5)在步骤(1)到(4)的过程中，实时监测和比较荧光强度：
a.当按下触摸屏13上“新建测量档案”按钮的时候，开始做新一次测量的准备工作，做一次空抽检测，即在不放擦拭采样片9时检测荧光值，记录下此时的空抽荧光下降值D1；
b.将擦拭采样片9放入加热装置8，进行正常测量，得到此时测量到的正常荧光下降值D2；
c.所述单片机11比较D1与D2，当D2/D1<设定的报警系数B,单片机11控制报警喇叭12不发出声音，同时控制液晶屏显示蓝色背景，并在液晶屏上输出安全的字样；当D2/D1>＝设定的报警系数B，通过单片机11控制报警喇叭12发出声音报警，同时控制所述触摸屏13的液晶屏显示红色背景，并在液晶屏上输出报警字样。
以上所述仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的系统结构之内。

Claims (7)

1.一种便携式痕量炸药探测仪，其特征在于，包括探测器(1)、吸收型滤光片(2)、收集镜(3)、观测窗(4)、高分子镀膜基底(5)、激光二极管(6)、气泵(7)、加热装置(8)、擦拭采样片(9)、壳体(20)，所述感光元件(1)、吸收型滤光片(2)、收集镜(3)、观测窗(4)、高分子镀膜基底(5)、激光二极管(6)安装于所述壳体(20)内部，所述观测窗(4)、高分子镀膜基底(5)围成气腔(10)，所述加热装置(8)、所述气泵(7)分别连通在所述壳体(20)的外部且位于所述气腔(10)的两侧，所述擦拭采样片(9)垂直插在所述加热装置(8)的卡槽中；所述探测器(1)通过单片机(11)连接报警喇叭(12)及触摸屏(13)；所述激光二极管(6)平行安置在所述高分子镀膜基底(5)的下方，所述探测器(1)平行安置在所述气腔(10)的最上方，所述吸收型滤光片(2)、收集镜(3)从上到下依次平行、同轴设置在所述探测器(1)和所述气腔(10)的中间位置。
2.根据权利要求1所述的便携式痕量炸药探测仪，其特征在于，所述激光二极管(6)替换为经过筛选的单色LED光源。
3.根据权利要求1所述的便携式痕量炸药探测仪，其特征在于，所述吸收型滤光片(2)、收集镜(3)的上下顺序互换。
4.根据权利要求1或2所述的便携式痕量炸药探测仪，其特征在于，所述吸收型滤光片(2)的材质为光学有色玻璃。
5.根据权利要求1或2所述的便携式痕量炸药探测仪，其特征在于，所述高分子镀膜基底(5)采用透明或半透明片材。
6.根据权利要求1或2所述的便携式痕量炸药探测仪，其特征在于，所述镀膜在基底(5)上的高分子材料为MEH-PPV；所述探测器(1)为光敏性探测器，具体型号选用滨松公司的S2386-44k或Throlab公司的FDS100。
7.一种如权利要求1或2所述的便携式痕量炸药探测仪的探测方法，其特征在于，包括：
1)取样：将擦拭采样片(9)从怀疑沾有爆炸品的采样区擦拭后，粘上采样区的分子；
2)加热：将擦拭采样片(9)垂直插在加热装置(8)的卡槽中，让擦拭采样片(9)沾染到的分子在加热装置(8)的作用下挥发出分子蒸汽；
3)抽气：分子蒸汽进入由观测窗(4)、高分子镀膜基底(5)围成的气腔(10)中，被气泵(7)抽气的气流带到高分子镀膜基底(5)上；
4)激发和收集荧光：由激光二极管(6)发出的激光照射到高分子镀膜基底(5)上的高分子上，高分子发出的荧光经过观测窗(4)被收集镜(3)收集，经过吸收型滤光片(2)过滤后被探测器(1)监测记录；
5)在步骤1)到4)的过程中，实时监测和比较荧光强度：
a.当按下触摸屏(13)上“新建测量档案”按钮的时候，开始做新一次测量的准备工作，做一次空抽检测，即在不放擦拭采样片(9)时检测荧光值，记录下此时的空抽荧光下降值(D1)；
b.将擦拭采样片(9)放入加热装置(8)，进行正常测量，得到此时测量到的正常荧光下降值(D2)；
c.所述单片机(11)比较D1与D2，当D2/D1<设定的报警系数(B),单片机(11)控制报警喇叭(12)不发出声音，同时控制液晶屏显示蓝色背景，并在液晶屏上输出安全的字样；当D2/D1>＝设定的报警系数(B)，通过单片机(11)控制报警喇叭(12)发出声音报警，同时控制所述触摸屏(13)的液晶屏显示红色背景，并在液晶屏上输出报警字样。
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