CN107966426A - 一种多通道痕量爆炸物探测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道痕量爆炸物探测仪，包括光源、荧光聚合物光波导、气道、准直透镜、波带片、光阑和探测器，气道侧壁开设有入射狭缝，光源设置在入射狭缝的外侧，荧光聚合物光波导设置在气道内，气道外侧或端部设有壳体，准直透镜设置在壳体与气道的连接处，壳体内设有滑轨，所述波带片、光阑和探测器平行与准直透镜依次滑动连接在滑轨上，本发明的有益效果是：本发明通过波带片分别对多个荧光激发光峰进行聚焦和滤波，实现了将多种荧光聚合物薄膜集成到一根光波导中，共用同一条光路和同一条气路，即可检测多个种类的爆炸物，大大减小了荧光淬灭爆炸物探测仪的体积和成本，实现了多种爆炸物同时检测的便携化探测仪。
Description
技术领域
本发明涉及痕量爆炸物检测领域，具体是一种多通道痕量爆炸物探测仪。
背景技术
微痕量爆炸物挥发气体接触到荧光聚合物薄膜后，被光源激发出的荧光强度会发生明显的淬灭，这一原理可以被用于爆炸物的探测。但一种荧光聚合物薄膜只能对一种或有限的几种炸药分子比较敏感，如果想同时检测多种爆炸物分子，需要合成不同种类的荧光聚合物材料，而不同荧光聚合物材料的荧光发射谱峰值常常处于不同的波段。要想获得高灵敏度的荧光淬灭信号需要将每种荧光发射谱峰值之外的光滤除掉，而现有的采用滤光片对荧光发射谱进行滤光的技术，存在滤光带宽固定不可调、不同种类荧光聚合物薄膜的荧光发射谱检测无法兼容等难题。因此，到目前为止，还没有一种能够便携的、可同时检测多种痕量炸药的荧光淬灭爆炸物检测仪，这也是荧光淬灭爆炸物检测仪相比于其他爆炸物检测技术的一个致命弱点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多通道痕量爆炸物探测仪，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多通道痕量爆炸物探测仪，包括光源、荧光聚合物光波导、气道、准直透镜、波带片、光阑和探测器，气道侧壁开设有入射狭缝，所述光源设置在入射狭缝的外侧，所述荧光聚合物光波导设置在气道内，所述气道外侧或端部设有壳体，所述准直透镜设置在壳体与气道的连接处，所述壳体内设有滑轨，所述波带片、光阑和探测器平行与准直透镜依次滑动连接在滑轨上。
作为本发明进一步的方案：所述光源的形式可以是单点光源，也可以是多点或多波长阵列光源。
作为本发明进一步的方案：所述荧光聚合物光波导为管状光波导或及阵列式微流体通道，所述管状光波导以阵列式微流体通道的内部均设有多个毛细管道，每一个毛细管道的内壁分别涂覆一种荧光聚合物薄膜，且所有毛细管道内壁涂覆的荧光聚合物薄膜互不相同，所述荧光聚合物薄膜为共轭分子聚合物材料，所述荧光聚合物光波导为折射率低于荧光聚合物薄膜折射率的所有可导光的材料。
作为本发明进一步的方案：所述气道左端设有检测口，检测口与气道为可拆卸连接，检测口处安装有加热片，所述气道右端设有抽气口，所述抽气口通过软管和气泵连接。
作为本发明进一步的方案：所述壳体设置在气道的下方，所述壳体设置在气道外侧，所述气道侧壁上与壳体连接处设有出射狭缝，所述出射狭缝与所述入射狭缝位于气道的同一径向平面内。
作为本发明进一步的方案：所述壳体设置在气道的端部，所述壳体设置在气道的端部，所述光源与准直透镜成90度位置排布，壳体与气道连通，所述检测口、气道、抽气口和壳体依次设置在同一直线上。
作为本发明进一步的方案：所述气道与软管、气道与荧光聚合物光波导、气道与检测口的连接处均设有密封圈。
作为本发明进一步的方案：所述波带片、光阑和探测器在滑轨上的移动方式为手动调节或电动调节，所述波带片为振幅型波带片或相位型波带片，所述探测器为硅光电二极管、SIMP型探测器和光电倍增管中的一种。
作为本发明进一步的方案：所述气道、壳体内壁颜色为黑色，材料为金属结构件或高分子材料结构件，高分子材料结构设有电磁屏蔽防护层。
作为本发明进一步的方案：所述壳体上还设有供电及控制电路板、显示器和报警装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发通过明波带片分别对多个荧光激发光峰进行聚焦和滤波，实现了将多种荧光聚合物薄膜集成到一根光波导中，共用同一条光路和同一条气路，即可检测多个种类的爆炸物，大大减小了荧光淬灭爆炸物探测仪的体积和成本，实现了多种爆炸物同时检测的便携化探测仪。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明实施例2的结构示意图。
图3为本发明的荧光聚合物光波导剖视图。
图中：1-光源、2-荧光聚合物光波导、2-1-毛细管道、3-准直透镜、4-波带片、5-光阑、6-探测器、7-滑轨、8-气道、8-1-入射狭缝、8-2-出射狭缝、8-3-检测口、8-4-抽气口、8-5-密封圈、8-6-加热片、9-软管、10-气泵、11-壳体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1、图3，本发明实施例中多通道痕量爆炸物探测仪，包括光源1、荧光聚合物光波导2、气道8、准直透镜3、波带片4、光阑5和探测器6，光源1为激光三极管、单色LED光源或加窄带滤光片滤光的宽带光源中的一种，荧光聚合物光波导2设置在气道8内，荧光聚合物光波导2为管状光波导或及阵列式微流体通道，管状光波导以及阵列式微流体通道的内部均设有多个毛细管道2-1，每一个毛细管道2-1的内壁分别涂覆一种荧光聚合物薄膜，荧光聚合物薄膜为共轭分子聚合物材料，荧光聚合物光波导2为折射率低于荧光聚合物薄膜折射率的所有可导光的材料，气道8外侧开设有入射狭缝8-1，光源1设置在入射狭缝8-1的外侧，壳体11设置在气道8的外侧，气道8壳体上设有出射狭缝8-2，出射狭缝8-2与所述入射狭缝8-1位于气道8的同一径向平面内，准直透镜3设置在壳体11与气道8的连接处，壳体11内设有滑轨7，所述波带片4、光阑5和探测器6平行与准直透镜3依次滑动连接在滑轨7上，波带片4、光阑5和探测器6在滑轨7上的移动方式为手动调节或电动调节，波带片4为振幅型波带片或相位型波带片，探测器6为硅光电二极管、SIMP型探测器和光电倍增管中的一种，气道8端部设有检测口8-3，检测口8-3与气道8为可拆卸连接，检测口8-3处安装有加热片8-6，气道8右端设有抽气口8-4，抽气口8-4通过软管9和气泵10连接，气道8与软管9、气道8与荧光聚合物光波导2、气道8与检测口8-3的连接处均设有密封圈8-5，
本发明在使用时，由于荧光聚合物光波导2中心设有多个毛细管道2-1，且每个毛细管道2-1内均涂覆一种聚合物薄膜，而且每种聚合物薄膜对特定的一类炸药分子具有灵敏反应，因而在将涂覆有多种荧光聚合物的光波导管放置到气道8中时，荧光聚合物光波导2的两端分别与检测口8-3和抽气口8-4密封连接，因而在检测口8-3、荧光聚合物光波导2、抽气口8-4和软管9之间形成一条气体通道，并通过气泵10对该气体通道内进行强制气体流通，所以在使用时，启动光源1，时光源1通过入射狭缝8-1垂直照射到荧光聚合物光波导2上并激发各个荧光聚合物薄膜的荧光谱峰，然后启动气泵10，通过气泵10将待测气体抽入到气体通道内，由于在检测口8-3内设有加热片8-6，进而可以对对被测物质进行加热，增加目标分子的蒸气压，以提高检测灵敏度，当有爆炸物分子通过气体通道落在荧光聚合物光波导2上时，会引起一种或几种聚合物薄膜的荧光淬灭，然后荧光淬灭的光强信号通过气道8的出射狭缝8-2照射到准直透镜3上，将激发的荧光变成准直光后照射到相位型波带片4上，相位型波带片4具有色散和聚焦功能，可以将不同波长的光衍射聚焦到波带片光轴的不同焦平面上。经过色散分光的荧光信号经过一个光阑5，使一定波长带宽的荧光照射到探测器6上，通过移动光阑5和探测器6在波带片4滑轨7上的位置，可以提取不同波长处的荧光淬灭信号，在对不同的荧光淬灭信号进行检测的过程中，可以选择固定光阑5和探测器6，移动波带片4在滑轨7上的位置；也可以选择固定波带片4、移动光阑5和探测器6在滑轨7上的位置，因此可以实现同时对多种荧光聚合物薄膜的荧光淬灭信号的探测，从而实现一台探测仪可以同时检测多种炸药分子根据荧光信号强度的变化。
实施例二：
请参阅图2、图3，一种可同时探测多种炸药的荧光淬灭爆炸物探测仪，与实施例一的区别在于，壳体11设置在气道8的端部，光源1与准直透镜3成90度位置排布，检测口8-3、气道8、抽气口8-4和壳体11依次设置在同一直线上，并且壳体11与气道8连通，其余结构及工作过程均与实施例一相同。
本发明中的光源1与波带片4、探测器6之间的位置或对称设置在气道8的两侧（或两端），位于同一轴线上；或光源1设置在气道8的侧面（端面）、波带片4和探测器6设置在气道8的端面（侧面）成90度，各种排布的组合方式在此不一一累述。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种多通道痕量爆炸物探测仪，包括光源(1)、荧光聚合物光波导(2)、气道(8)、准直透镜(3)、波带片(4)、光阑(5)和探测器(6)，其特征在于，气道(8)侧壁开设有入射狭缝(8-1)，所述光源(1)设置在入射狭缝(8-1)的外侧，所述荧光聚合物光波导(2)设置在气道(8)内，所述气道(8)外侧或端部设有壳体(11)，所述准直透镜(3)设置在壳体(11)与气道(8)的连接处，所述壳体(11)内设有滑轨(7)，所述波带片(4)、光阑(5)和探测器(6)平行与准直透镜(3)依次滑动连接在滑轨(7)上。
2.根据权利要求1所述的一种多通道痕量爆炸物探测仪，其特征在于，所述光源的形式可以是单点光源，也可以是多点或多波长阵列光源。
3.根据权利要求1所述的一种多通道痕量爆炸物探测仪，其特征在于，所述荧光聚合物光波导(2)为管状光波导或阵列式微流体通道，所述管状光波导以及阵列式微流体通道的内部均设有多个毛细管道(2-1)，每一个毛细管道(2-1)的内壁分别涂覆一种荧光聚合物薄膜，且所有毛细管道(2-1)内壁涂覆的荧光聚合物薄膜互不相同，所述荧光聚合物薄膜为共轭分子聚合物材料，所述荧光聚合物光波导(2)为折射率低于荧光聚合物薄膜折射率的所有可导光的材料。
4.根据权利要求1所述的一种多通道痕量爆炸物探测仪，其特征在于，所述气道(8)端部设有检测口(8-3)，所述检测口(8-3)与气道(8)为可拆卸连接，检测口(8-3)处安装有加热片(8-6)，所述气道(8)另一端设有抽气口(8-4)，所述抽气口(8-4)通过软管(9)和气泵(10)连接。
5.根据权利要求1所述的一种多通道痕量爆炸物探测仪，其特征在于，所述壳体(11)设置在气道(8)外侧，所述气道(8)侧壁上与壳体(11)连接处设有出射狭缝(8-2)，所述出射狭缝(8-2)与所述入射狭缝(8-1)位于气道(8)的同一径向平面内。
6.根据权利要求1或4所述的一种多通道痕量爆炸物探测仪，其特征在于，所述壳体(11)设置在气道(8)的端部，所述光源(1)与准直透镜(3)成90度位置排布，壳体(11)与气道(8)连通，所述检测口(8-3)、气道(8)、抽气口(8-4)、壳体(11)依次设置在同一直线上。
7.根据权利要求1所述的一种多通道痕量爆炸物探测仪，其特征在于，所述气道(8)与软管(9)、气道(8)与荧光聚合物光波导(2)、气道(8)与检测口(8-3)的连接处均设有密封圈(8-5)。
8.根据权利要求1所述的一种多通道痕量爆炸物探测仪，其特征在于，所述波带片(4)、光阑(5)和探测器(6)在滑轨(7)上的移动方式为手动调节或电动调节，所述波带片(4)为振幅型波带片或相位型波带片，所述探测器(6)为硅光电二极管、SIMP型探测器或光电倍增管中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种多通道痕量爆炸物探测仪，其特征在于，所述气道(8)、壳体(11)内壁颜色为黑色，材料为金属结构件或高分子材料结构件，高分子材料结构设有电磁屏蔽防护层。
10.根据权利要求1所述的一种多通道痕量爆炸物探测仪，其特征在于，所述壳体(11)上还设有供电及控制电路板、显示器和报警装置。
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