CN107064104A - 一种便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置,包括探头固定部分和样品插件部分;探头固定部分包括样品支撑底座和探头定位座,样品支撑底座上设有T形槽和圆头向上设置的圆头定位螺钉,探头定位座设置在样品支撑底座的上方、并与之安装连接,探头定位座上同轴设有探头目镜通孔和螺纹安装沉孔;样品插件部分包括样品支撑插件板和样品基板,样品支撑插件板上设有样品基板定位机构和多个定位凹窝,样品基板通过样品基板定位机构定位安装在样品支撑插件板的上表面上。本便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置结构简单,能够在便于稳固控制光谱仪探头入射角度的前提下实现快速对样品进行检测,特别适用于手持式微型光谱仪。
Description
技术领域
本发明涉及一种采样装置,具体是一种适用于便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置,属于拉曼光谱检测技术领域。
背景技术
拉曼光谱是一种散射光谱,拉曼光谱分析法是对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息并应用于分子结构研究的一种分析方法,通常是使用激光得到物质分子层面的光谱信息,广泛应用于食品安全、药品检验、毒品侦测、司法鉴定、珠宝鉴定和环境检测等领域的表面研究、吸附界面表面状态研究、生物大小分子的界面取向及构型、构象研究、结构分析等无损物性分析及鉴别上。
在实际使用中,由于拉曼信号很微弱,通常需要利用表面增强拉曼散射技术(SERS)对拉曼信号进行增强以便于光谱仪对其进行检测,通常需要将待测样品与纳米尺度的金属微粒相接触,具体操作方法通常是将样品放置于纳米尺度的粗糙金属表面、或是在样品溶液中滴加含有金属纳米微粒的增强试剂,再用激光对样品进行照射以得到增强的拉曼信号。
目前现有的光谱仪已具备具有增强拉曼信号功能的探头,如将检测光纤的形状制成锥形、并在尖端熔接上一个石英微球,且在锥形光纤和石英微球的表面涂覆上金属纳米微粒即使其形成带有拉曼增强功能的探头,检测过程中通常是将表面增强拉曼散射的活性基底放置在样品平台上并通过光谱仪的探头对基底样品进行一定入射角度的激光照射检测,虽然将光谱仪与电脑连接后通过配套软件可直接在电脑上显示各种分析曲线、图表等,然而针对便携的手持式微型光谱仪通常没有与之配套的样品平台,控制固定的入射角度和准确调整焦距通常较困难,通常需额外配置小型的样品平台、并将微型光谱仪固定安装在样品平台上后再进行调节焦距环节,为避免探头接触样品造成样品损伤、进而造成检测数据误差致使调节焦距环节至关重要,准确调焦操作通常需耐心细致、进而易造成耗费大量的时间,检测效率低下。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置,结构简单,能够在便于稳固控制光谱仪探头入射角度和探头焦距的前提下实现快速对样品进行检测,特别适用于手持式微型光谱仪。
为实现上述目的,本便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置包括探头固定部分和样品插件部分;
所述的探头固定部分包括样品支撑底座和探头定位座;样品支撑底座的上平面上设有开口向上的T形槽,T形槽横向贯穿样品支撑底座,样品支撑底座的底平面上对应T形槽中轴线的位置设有竖直向上贯通设置的定位螺纹通孔和与螺纹通孔配合的、圆头向上设置的圆头定位螺钉;探头定位座设置在样品支撑底座的上方、并与之安装连接,探头定位座上正对样品支撑底座的圆头定位螺钉圆头顶端的位置同轴设有探头目镜通孔和螺纹安装沉孔,螺纹安装沉孔位于探头目镜通孔正上方、且螺纹安装沉孔与微型光谱仪的探头同轴螺纹配合;
所述的样品插件部分包括样品支撑插件板和样品基板;样品支撑插件板是长条形结构,长条形结构的宽度尺寸、厚度尺寸分别与样品支撑底座的T形槽的T形槽宽尺寸、T形槽深尺寸配合,样品支撑插件板的上表面上设有样品基板定位机构,样品基板定位机构宽度尺寸小于样品支撑底座的T形槽开口宽度尺寸,样品支撑插件板的下表面上对应其长度方向的中轴线位置上设有多个定位凹窝,定位凹窝与样品支撑底座的圆头定位螺钉的圆头尺寸配合;样品基板是条形结构,样品基板通过样品支撑插件板的样品基板定位机构定位安装在样品支撑插件板的上表面上;
所述的探头定位座的探头目镜通孔的上端面至样品基板的上端面之间的距离尺寸与微型光谱仪的探头的焦距尺寸配合。
作为本发明的进一步改进方案,所述的探头定位座通过导向滑移机构和螺旋调节机构与样品支撑底座安装连接;导向滑移机构包括设置在探头定位座、样品支撑底座之间的导向槽和与导向槽配合的导向凸起;螺旋调节机构包括架设安装在样品支撑底座上的螺旋杆、且螺旋杆的轴线与样品支撑底座的定位螺纹通孔的轴线空间错位设置,螺旋杆的一端同轴设有调节旋钮;所述的探头定位座的底平面上对应螺旋杆的位置设有与螺旋杆螺纹配合的内螺纹结构。
作为本发明的进一步改进方案,所述的样品支撑底座或探头定位座上对应探头定位座的滑移位置设有基准刻度线,所述的探头定位座或样品支撑底座上对应基准刻度线的位置设有刻度尺。
作为本发明的优选方案,所述的导向槽是设置在样品支撑底座上表面上的燕尾槽,所述的导向凸起是设置在探头定位座底平面上的、与燕尾槽配合的燕尾凸起。
作为本发明的进一步改进方案,所述的螺旋杆架设安装在定位安装板上,定位安装板固定安装在样品支撑底座的侧面位置上。
作为本发明样品支撑插件板样品基板定位机构的一种实施方式,所述的样品支撑插件板的样品基板定位机构包括设置在样品支撑插件板上表面上的定位凸起,定位凸起至少包括一个直角定位基准面。
作为本发明的进一步改进方案,所述的样品支撑插件板的样品基板定位机构还包括弧形定位面对应直角定位基准面设置的弧形定位凸起,弧形定位凸起的弧形定位面与直角定位基准面之间的距离尺寸与样品基板的宽度尺寸配合。
作为本发明的进一步改进方案,所述的样品基板包括位于底层的基板和粘贴并位于上层的样品;所述的样品支撑插件板的样品基板定位机构的高度尺寸小于基板的厚度尺寸。
与现有技术相比,本便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置由于设有包括样品支撑底座、探头定位座的探头固定部分和包括样品支撑插件板、样品基板的样品插件部分,且探头定位座同轴设置的探头目镜通孔和螺纹安装沉孔正对样品支撑底座的T形槽中轴线位置上的圆头定位螺钉、通过样品基板定位机构定位安装有样品基板的样品支撑插件板可通过圆头定位螺钉配合插接定位安装在样品支撑底座的T形槽内,因此将探头定位座的螺纹安装沉孔与微型光谱仪的探头螺纹连接后可使微型光谱仪的探头正对样品基板卡接在探头目镜通孔上形成一体结构,实现无论微型光谱仪如何放置均能准确定位入射角度的同时可实现对样品基板上的样品进行快速检测表面增强拉曼散射光谱;由于探头定位座的探头目镜通孔的上端面至样品基板的上端面之间的距离尺寸与微型光谱仪的探头的焦距尺寸配合,因此将本便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置整体安装在微型光谱仪的探头上时探头目镜至样品基板的上端面之间的距离即为准确的目镜焦距,进而保证探头目镜不接触样品表面的同时免去调整焦距的环节,从而可节省大量的检测准备时间而进行快速检测、检测效率极高;检测过程中可抽拉移位样品基板并通过圆头定位螺钉定位不同的定位凹窝实现更准确地检测,甚至可以在样品基板上设置不同的样品进而实现快速对不同样品的检测;本便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置操作简单、使用方便,不仅适用于便携式微型拉曼光谱仪,针对其他不具有增强拉曼信号功能探头的光谱仪同样可以准确定位探头检测角度和目镜焦距进而实现快速检测,特别适用于手持式微型光谱仪。
附图说明
图1是本发明的俯视三维结构示意图;
图2是本发明的仰视三维结构示意图;
图3是图1的背向结构示意图;
图4是本发明样品支撑插件板和样品基板的安装三维结构示意图;
图5是本发明样品支撑插件板的底面三维结构示意图。
图中:1、样品支撑底座,2、探头定位座,3、样品支撑插件板,4、样品基板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1至图3所示,本便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置包括探头固定部分和样品插件部分。
所述的探头固定部分包括样品支撑底座1和探头定位座2;样品支撑底座1的上平面上设有开口向上的T形槽,T形槽横向贯穿样品支撑底座1,样品支撑底座1的底平面上对应T形槽中轴线的位置设有竖直向上贯通设置的定位螺纹通孔和与螺纹通孔配合的、圆头向上设置的圆头定位螺钉;探头定位座2设置在样品支撑底座1的上方、并与之安装连接,探头定位座2上正对样品支撑底座1的圆头定位螺钉圆头顶端的位置同轴设有探头目镜通孔和螺纹安装沉孔,螺纹安装沉孔位于探头目镜通孔正上方、且螺纹安装沉孔与微型光谱仪的探头同轴螺纹配合,通过将探头定位座2的螺纹安装沉孔与微型光谱仪的探头螺纹连接可以实现探头固定部分整体安装在微型光谱仪的探头上、且微型光谱仪的探头卡接在探头目镜通孔上。
所述的样品插件部分包括样品支撑插件板3和样品基板4;如图4所示,样品支撑插件板3是长条形结构,长条形结构的宽度尺寸、厚度尺寸分别与样品支撑底座1的T形槽的T形槽宽尺寸、T形槽深尺寸配合,即如图1、图2所示,样品支撑插件板3可插接在样品支撑底座1的T形槽内,样品支撑插件板3的上表面上设有样品基板定位机构,样品基板定位机构宽度尺寸小于样品支撑底座1的T形槽开口宽度尺寸,如图5所示,样品支撑插件板3的下表面上对应其长度方向的中轴线位置上设有多个定位凹窝,定位凹窝与样品支撑底座1的圆头定位螺钉的圆头尺寸配合;样品基板4是条形结构,样品基板4通过样品支撑插件板3的样品基板定位机构定位安装在样品支撑插件板3的上表面上。
所述的探头定位座2的探头目镜通孔的上端面至样品基板4的上端面之间的距离尺寸与微型光谱仪的探头的焦距尺寸配合。
本便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置在使用时,先将探头定位座2的螺纹安装沉孔与微型光谱仪的探头螺纹连接使微型光谱仪的探头卡接在探头目镜通孔上,然后将安装有样品基板4的样品支撑插件板3插入样品支撑底座1的T形槽内、并通过旋入样品支撑底座1的圆头定位螺钉对样品支撑插件板3进行定位,最后将微型光谱仪的数据线与电脑连接,启动微型光谱仪即可对样品基板4上的样品进行快速检测表面增强拉曼散射光谱,操作简单、使用方便。
为了实现沿微型光谱仪的探头径向方向微调、进而实现更准确地检测,作为本发明的进一步改进方案,如图1、图3所示,所述的探头定位座2通过导向滑移机构和螺旋调节机构与样品支撑底座1安装连接;导向滑移机构包括设置在探头定位座2、样品支撑底座1之间的导向槽和与导向槽配合的导向凸起;螺旋调节机构包括架设安装在样品支撑底座1上的螺旋杆、且螺旋杆的轴线与样品支撑底座1的定位螺纹通孔的轴线空间错位设置,螺旋杆的一端同轴设有调节旋钮;所述的探头定位座2的底平面上对应螺旋杆的位置设有与螺旋杆螺纹配合的内螺纹结构;通过旋转调节旋钮可以实现螺旋杆转动、进而实现探头定位座2通过导向滑移机构相对于样品支撑底座1沿微型光谱仪的探头径向方向移动微调。
为了实现准确微调,作为本发明的进一步改进方案,如图3所示,所述的样品支撑底座1或探头定位座2上对应探头定位座2的滑移位置设有基准刻度线,所述的探头定位座2或样品支撑底座1上对应基准刻度线的位置设有刻度尺。
所述的导向滑移机构可以采用普通导向槽结构和导向凸起结构,也可以采用燕尾槽结构和燕尾凸起结构,由于后者不仅可以实现导向、而且可以不用设置额外的连接结构即可直接实现探头定位座2和样品支撑底座1之间的连接,因此优选后者,即,作为本发明的优选方案,如图1至图3所示,所述的导向槽是设置在样品支撑底座1上表面上的燕尾槽,所述的导向凸起是设置在探头定位座2底平面上的、与燕尾槽配合的燕尾凸起。
为了减小加工难度、且实现便于在样品支撑底座1上架设安装螺旋杆,作为本发明的进一步改进方案,如图1、图3所示,所述的螺旋杆架设安装在定位安装板上,定位安装板固定安装在样品支撑底座1的侧面位置上。
作为本发明样品支撑插件板3样品基板定位机构的一种实施方式,如图4所示,所述的样品支撑插件板3的样品基板定位机构包括设置在样品支撑插件板3上表面上的定位凸起,定位凸起至少包括一个直角定位基准面;样品基板4通过直角定位基准面定位安装在样品支撑插件板3的上表面上。
为了实现样品基板4更好的定位效果和便于在样品支撑插件板3上取放样品基板4,作为本发明的进一步改进方案,如图4所示,所述的样品支撑插件板3的样品基板定位机构还包括弧形定位面对应直角定位基准面设置的弧形定位凸起,弧形定位凸起的弧形定位面与直角定位基准面之间的距离尺寸与样品基板4的宽度尺寸配合;弧形定位凸起的弧形定位面可在安装样品基板4时对样品基板4的侧面进行夹持定位。
为了在样品支撑插件板3上实现放置样品基板4且不破坏样品,作为本发明的进一步改进方案,所述的样品基板4包括位于底层的基板和粘贴并位于上层的样品;所述的样品支撑插件板3的样品基板定位机构的高度尺寸小于基板的厚度尺寸,即样品基板定位机构只对基板进行定位而不对样品进行定位。
本便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置由于设有包括样品支撑底座1、探头定位座2的探头固定部分和包括样品支撑插件板3、样品基板4的样品插件部分,且探头定位座2同轴设置的探头目镜通孔和螺纹安装沉孔正对样品支撑底座1的T形槽中轴线位置上的圆头定位螺钉、通过样品基板定位机构定位安装有样品基板4的样品支撑插件板3可通过圆头定位螺钉配合插接定位安装在样品支撑底座1的T形槽内,因此将探头定位座2的螺纹安装沉孔与微型光谱仪的探头螺纹连接后可使微型光谱仪的探头正对样品基板4卡接在探头目镜通孔上形成一体结构,实现无论微型光谱仪如何放置均能准确定位入射角度的同时可实现对样品基板4上的样品进行快速检测表面增强拉曼散射光谱;由于探头定位座2的探头目镜通孔的上端面至样品基板4的上端面之间的距离尺寸与微型光谱仪的探头的焦距尺寸配合,因此将本便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置整体安装在微型光谱仪的探头上时探头目镜至样品基板4的上端面之间的距离即为准确的目镜焦距,进而保证探头目镜不接触样品表面的同时免去调整焦距的环节,从而可节省大量的检测准备时间而进行快速检测、检测效率极高;检测过程中可抽拉移位样品基板4并通过圆头定位螺钉定位不同的定位凹窝实现更准确地检测,甚至可以在样品基板4上设置不同的样品进而实现快速对不同样品的检测;本便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置操作简单、使用方便,不仅适用于便携式微型拉曼光谱仪,针对其他不具有增强拉曼信号功能探头的光谱仪同样可以准确定位探头检测角度和目镜焦距进而实现快速检测,特别适用于手持式微型光谱仪。
Claims (8)
1.一种便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置,其特征在于,包括探头固定部分和样品插件部分;
所述的探头固定部分包括样品支撑底座(1)和探头定位座(2);样品支撑底座(1)的上平面上设有开口向上的T形槽,T形槽横向贯穿样品支撑底座(1),样品支撑底座(1)的底平面上对应T形槽中轴线的位置设有竖直向上贯通设置的定位螺纹通孔和与螺纹通孔配合的、圆头向上设置的圆头定位螺钉;探头定位座(2)设置在样品支撑底座(1)的上方、并与之安装连接,探头定位座(2)上正对样品支撑底座(1)的圆头定位螺钉圆头顶端的位置同轴设有探头目镜通孔和螺纹安装沉孔,螺纹安装沉孔位于探头目镜通孔正上方、且螺纹安装沉孔与微型光谱仪的探头同轴螺纹配合;
所述的样品插件部分包括样品支撑插件板(3)和样品基板(4);样品支撑插件板(3)是长条形结构,长条形结构的宽度尺寸、厚度尺寸分别与样品支撑底座(1)的T形槽的T形槽宽尺寸、T形槽深尺寸配合,样品支撑插件板(3)的上表面上设有样品基板定位机构,样品基板定位机构宽度尺寸小于样品支撑底座(1)的T形槽开口宽度尺寸,样品支撑插件板(3)的下表面上对应其长度方向的中轴线位置上设有多个定位凹窝,定位凹窝与样品支撑底座(1)的圆头定位螺钉的圆头尺寸配合;样品基板(4)是条形结构,样品基板(4)通过样品支撑插件板(3)的样品基板定位机构定位安装在样品支撑插件板(3)的上表面上;
所述的探头定位座(2)的探头目镜通孔的上端面至样品基板(4)的上端面之间的距离尺寸与微型光谱仪的探头的焦距尺寸配合。
2.根据权利要求1所述的便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置,其特征在于,所述的探头定位座(2)通过导向滑移机构和螺旋调节机构与样品支撑底座(1)安装连接;导向滑移机构包括设置在探头定位座(2)、样品支撑底座(1)之间的导向槽和与导向槽配合的导向凸起;螺旋调节机构包括架设安装在样品支撑底座(1)上的螺旋杆、且螺旋杆的轴线与样品支撑底座(1)的定位螺纹通孔的轴线空间错位设置,螺旋杆的一端同轴设有调节旋钮;所述的探头定位座(2)的底平面上对应螺旋杆的位置设有与螺旋杆螺纹配合的内螺纹结构。
3.根据权利要求2所述的便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置,其特征在于,所述的样品支撑底座(1)或探头定位座(2)上对应探头定位座(2)的滑移位置设有基准刻度线,所述的探头定位座(2)或样品支撑底座(1)上对应基准刻度线的位置设有刻度尺。
4.根据权利要求2所述的便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置,其特征在于,所述的导向槽是设置在样品支撑底座(1)上表面上的燕尾槽,所述的导向凸起是设置在探头定位座(2)底平面上的、与燕尾槽配合的燕尾凸起。
5.根据权利要求2所述的便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置,其特征在于,所述的螺旋杆架设安装在定位安装板上,定位安装板固定安装在样品支撑底座1的侧面位置上。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置,其特征在于,所述的样品支撑插件板(3)的样品基板定位机构包括设置在样品支撑插件板(3)上表面上的定位凸起,定位凸起至少包括一个直角定位基准面。
7.根据权利要求6所述的便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置,其特征在于,所述的样品支撑插件板(3)的样品基板定位机构还包括弧形定位面对应直角定位基准面设置的弧形定位凸起,弧形定位凸起的弧形定位面与直角定位基准面之间的距离尺寸与样品基板(4)的宽度尺寸配合。
8.根据权利要求1至5任一权利要求所述的便携式微型拉曼光谱仪非接触一体化采样装置,其特征在于,所述的样品基板(4)包括位于底层的基板和粘贴并位于上层的样品;所述的样品支撑插件板(3)的样品基板定位机构的高度尺寸小于基板的厚度尺寸。
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