CN110579470A - 一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法基于多模耦合光学平台，应用显微比色检测技术，拉曼光谱检测技术以及荧光成像技术三种综合检测手段，同时实时实现爆炸物检测过程中，微米级区域范围内样品的显微成像、荧光成像、显微光谱、荧光光谱和拉曼光谱的表征，或采用拉曼法和显微比色法实现爆炸物检测的表征，获得的数据量比传统单一检测手段提高了三至四倍，增加了检测的灵敏度以及准确度。由于在检测过程中样品无需二次转移，大大降低了操作难度，消除了由于样品转移造成的误差，显著提高了表征爆炸物检测的可靠性，具有良好的应用前景。实现了对爆炸物高灵敏度的检测。本方法检测爆炸物具有操作便捷，无需二次转移，灵敏度高等优点。

Description

一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法
技术领域
本发明涉及一种原位表征爆炸物检测的方法，属于爆炸物检测分析领域，具体是涉及一 种利用多模耦合光学平台实现实时原位表征爆炸物检测的方法。
背景技术
目前已经商业化的检测手段包括离子迁移谱、拉曼技术和荧光方法等，均为独立的检测 技术，存在数据获取单一，检测技术不够可靠等缺点。
爆炸物比色检测是指利用爆炸物与特定爆炸物检测试剂反应后产生特异性颜色或荧光颜 色变化的原理，实现对爆炸物的识别。光学显微镜可以将这种微区特异性颜色变化放大至可 以检测的范围，是观察微区颜色变化的有力工具。结合COMS镜头技术可实时原位观测检测过 程并记录检测图像。显微共聚焦拉曼技术是将拉曼光谱分析技术与显微分析技术结合起来的 一种应用技术，可以采集微米级区域的拉曼散射信号，已成为广泛应用的现代材料结构分析 的基本技术手段。显微荧光成像技术可以采集微米级区域的荧光信号，极大地提高了荧光检 测的灵敏度。但目前没有一种设备实现对待测样品局部微观区域原位实时的拉曼光谱(分子 层面结构变化信息)、荧光/颜色变化及透射/吸收光谱(微区化学显色反应信息)的同时表征。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该 方法基于多模耦合光学平台，应用显微比色检测技术，拉曼光谱检测技术以及荧光成像技术 三种综合检测手段，可同时实时实现爆炸物检测过程中，微米级区域范围内样品的显微成像、 荧光成像、显微光谱、荧光光谱和拉曼光谱的表征，或采用拉曼法和显微比色法实现爆炸物 检测的表征，获得的数据量比传统单一检测手段提高了三至四倍，增加了检测的灵敏度以及 准确度。由于在检测过程中样品无需二次转移，大大降低了操作难度，消除了由于样品转移 造成的误差，显著提高了表征爆炸物检测的可靠性，具有良好的应用前景。实现了对爆炸物 高灵敏度的检测。本方法检测爆炸物具有操作便捷，无需二次转移，灵敏度高等优点。
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台是由拉曼光源模块(1)、光路切换模块(2)、荧光光源模块(3)、倒置显微 镜模块(4)、光谱分析模块(5)、数据处理模块(6)、光谱仪CCD(7)、倒置显微镜CMOS相机(8)组成；其中拉曼光源模块(1)是由532nm高亮度半导体激光器(9)、第一透镜(10)、 第二透镜(11)、第一可变光阑(12)、带通滤波片(13)，双色分光镜(14)、长通滤波片(15)、 第一光纤耦合器(16)、第一反射镜(17)和第二反射镜(18)组成；荧光激发光源模块(3) 是由第一光路转换器(19)、第三透镜(20)、第一可调式反射镜(21)和第四透镜(22)组 成；所述光路切换模块(2)是由第一光路切换器(19)和第二光路切换器(32)组成，其中 第一光路切换器(19)包括第三透镜(20)、第一可调式反射镜(21)和第四透镜(22)；第 二光路切换器(32)包括第五透镜(33)、第三可调式反射镜(34)和第六透镜(35)；所述 荧光光源模块(3)由第二可变光阑(23)、第三反射镜(24)、第二可调式反射镜(25)、氙 灯光源(27)、第四反射镜(26)和白光光源(28)组成；所述倒置显微镜模块(4)是由第 三可变光阑(29)和倒置显微镜(30)组成；所述光谱分析模块(5)是由光纤耦合器(36) 和光谱仪(37)组成；所述数据处理模块(6)是由计算机(39)组成；所述光谱仪CCD(7) 是由第二显微成像用检测器(38)组成；所述倒置显微镜CMOS相机(8)是由第一显微成像 用检测器(31)组成；光路切换模块(2)分别与拉曼光源模块(1)、荧光光源模块(3)和 倒置显微镜模块(4)连接，在倒置显微镜模块(4)上分别与光谱分析模块(5)和倒置显微 镜CMOS相机(8)连接，在光谱分析模块(5)上设置有光谱仪CCD(7)，数据处理模块(6) 分别与光谱仪CCD(7)和倒置显微镜CMOS相机(8)串接；具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时撕开铝塑袋， 用水凝胶粘取微量爆炸物粉末，并将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块(4)，调整载玻片位置及粗细准焦 螺旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块 (1)，调整激光聚焦在待测物上，并在光谱仪CCD(7)中成像，调节载物台使得待观测样品 的微米级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块(5)后， 其拉曼光谱信息保存于数据处理模块(6)，并与数据处理模块(6)中的爆炸物标准拉曼光谱 数据库进行比对，所得拉曼光谱和数据库中爆炸物的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征爆炸物 检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块(4)，调整粗细准焦螺旋，使待测 物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物检测试剂的水凝胶基底的颜色变化，使用倒 置显微镜的CMOS相机(8)记录颜色变化前后的成像结果于数据处理模块(6)，并将反应后 的颜色与标准颜色数据库进行比对，颜色与数据库中爆炸物变化后的颜色一致，实现显微比 色法表征爆炸物检测；
d、切换多模耦合光学平台的光通路至荧光光源模块(3)，调整粗细准焦螺旋，观察装载 有爆炸物检测试剂的水凝胶基底的荧光颜色变化，使用倒置显微镜的CMOS相机(8)记录荧 光颜色变化前后的成像结果于数据处理模块(6)，并将反应后的颜色与数据处理模块(6)中 的标准荧光颜色数据库进行比对，变化后荧光颜色与数据库中爆炸物反应后的荧光颜色一致， 实现显微荧光法表征爆炸物检测。
所述一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法在检测中可同时 采用拉曼法、显微比色法及荧光比色法实现爆炸物检测的表征或采用拉曼法和显微比色法实 现爆炸物检测的表征。
所述利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，步骤a中装载的爆炸物为制 式爆炸物或非制式爆炸物原料，其中非制式爆炸物包括硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、铵盐、 硫、尿素及其衍生物、高锰酸盐、TATP或HMTD；制式爆炸物包括三硝基甲苯、太安炸药或黑 索金。
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，与现有的爆炸 物识别技术相比，具有结果可靠、操作便捷、灵敏度高，检测结果数据化、可视化等优点， 可为公安系统检测分析爆炸物提供有效技术手段。
该方法也可应用于包括癌症诊断、重金属检测、毒害气体检测、食品安全等诸多研究领 域中，尤其对于我们正在研究的非制式爆炸物的检测，发挥着不可替代的作用。此外，通过 本项目实施，成功搭建的共聚焦拉曼/荧光-透射征耦合显微光谱及成像系统可为本区域各科 研单位提供一个原位多光谱分析平台。
附图说明
图1为本发明多模耦合光学平台示意图，其中(1)为拉曼光源模块，(2)为光路切换模 块，(3)为荧光光源模块，(4)为倒置显微镜模块，(5)为光谱分析模块，(6)为数据处理模块、(7)为光谱仪CCD、(8)为倒置显微镜CMOS相机；
图2为本发明多模耦合光学平台结构示意图；
图3为本发明实际表征爆炸物高氯酸盐检测CMOS拍摄的显微比色照片；
图4为本发明实际表征爆炸物高氯酸盐检测CMOS拍摄的荧光成像照片；
图5为本发明实际表征爆炸物高氯酸盐检测的拉曼光谱。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明。
实施例1
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及的 多模耦合光学平台是由拉曼光源模块1、光路切换模块2、荧光光源模块3、倒置显微镜模块 4、光谱分析模块5、数据处理模块6、光谱仪CCD7和倒置显微镜CMOS相机8组成；其中拉 曼光源模块1是由532nm高亮度半导体激光器9、第一透镜10、第二透镜11、第一可变光阑12、带通滤波片13，双色分光镜14、长通滤波片15、第一光纤耦合器16、第一反射镜17 和第二反射镜18组成；荧光激发光源模块3是由第一光路转换器19、第三透镜20、第一可 调式反射镜21和第四透镜22组成；所述光路切换模块2是由第一光路切换器19和第二光路 切换器32组成，其中第一光路切换器19包括第三透镜20、第一可调式反射镜21和第四透 镜22；第二光路切换器32包括第五透镜33、第三可调式反射镜34和第六透镜35；所述荧 光光源模块3由第二可变光阑23、第三反射镜24、第二可调式反射镜25、氙灯光源27、第 四反射镜26和白光光源28组成；所述倒置显微镜模块4是由第三可变光阑29和倒置显微镜30组成；所述光谱分析模块5是由光纤耦合器36和光谱仪37组成；所述数据处理模块6是 由计算机39组成；所述光谱仪CCD7是由第二显微成像用检测器38组成；所述倒置显微镜 CMOS相机8是由第一显微成像用检测器31组成。光路切换模块2分别与拉曼光源模块1、荧 光光源模块3和倒置显微镜模块4连接，在倒置显微镜模块4上分别与光谱分析模块5和倒 置显微镜CMOS相机8连接，在光谱分析模块5上设置有光谱仪CCD 7，数据处理模块6分别 与光谱仪CCD 7和倒置显微镜CMOS相机8串接；具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物高氯酸钾检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时撕 开铝塑袋用水凝胶粘取微量高氯酸钾粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在高氯酸钾粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测样品的 微米级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5后，其 拉曼光谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的高氯酸钾标准拉曼光谱数据 库进行比对，所得拉曼光谱和数据库中高氯酸钾的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征高氯酸钾 检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物高氯酸钾的检测试剂的水凝胶基 底的颜色变化，其由淡黄色变为紫红色，使用倒置显微镜CMOS相机8记录颜色变化前后的成 像结果于数据处理模块6，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中爆炸 物高氯酸钾变化后的颜色一致，实现显微比色法表征高氯酸钾检测；
d、切换多模耦合光学平台的光通路至荧光光源模块3，观察装载有爆炸物高氯酸盐检测 试剂的水凝胶基底的荧光颜色变化，其由无色变为红色，使用倒置显微镜的CMOS相机8记录 荧光颜色变化前后的成像结果于数据处理模块6，并将反应后颜色与数据处理模块6中的标 准数据库进行比对，变化后荧光颜色与数据库中爆炸物高氯酸钾反应后的荧光颜色一致，实 现显微荧光法表征高氯酸钾检测。
实施例2
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台按实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物尿素检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时撕开铝 塑袋用水凝胶粘取微量尿素粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在尿素粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测样品的微米 级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5后，其拉曼 光谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的尿素标准拉曼光谱数据库进行比 对，所得拉曼光谱和数据库中尿素的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征尿素检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物尿素检测试剂的水凝胶基底的颜 色变化，其由淡黄色变为玫红色，使用倒置显微镜的CMOS相机8记录颜色变化前后的成像结 果于数据处理模块6，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中爆炸物尿 素变化后的颜色一致，实现显微比色法表征尿素检测；
d、切换多模耦合光学平台的光通路至荧光光源模块3，观察装载有爆炸物尿素检测试剂 的水凝胶基底的荧光颜色变化，使用倒置显微镜的CMOS相机8记录荧光颜色变化前后的成像 结果于数据处理模块6，并将反应后颜色与数据处理模块6中的标准数据库进行比对，变化 后荧光颜色与数据库中爆炸物尿素反应后的荧光颜色一致，实现显微荧光法表征尿素检测。
实施例3
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台按实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物硝酸钾检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时撕开 铝塑袋用水凝胶粘取微量硝酸钾粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在硝酸钾粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测样品的微 米级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5后，其拉 曼光谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的硝酸钾标准拉曼光谱数据库进 行比对，所得拉曼光谱和数据库中硝酸钾的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征硝酸钾检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物硝酸钾的检测试剂的水凝胶基底 的颜色变化，其由无色变为深蓝色，使用倒置显微镜的CMOS相机8记录颜色变化前后的成像 结果于数据处理模块6，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中爆炸物 硝酸钾变化后的颜色一致，实现显微比色法表征硝酸钾检测。
实施例4
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台按实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物三硝基甲苯TNT检测试剂的水凝胶为检测基底，检 测时撕开铝塑袋用水凝胶粘取微量三硝基甲苯TNT粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载 玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在三硝基甲苯TNT粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测 样品的微米级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5 后，其拉曼光谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的三硝基甲苯TNT标准 拉曼光谱数据库进行比对，所得拉曼光谱和数据库中三硝基甲苯TNT的拉曼光谱一致，实现 拉曼法表征三硝基甲苯TNT检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物三硝基甲苯TNT的检测试剂的水 凝胶基底的颜色变化，其由无色变为红棕色，使用倒置显微镜的CMOS相机记录颜色变化前后 的成像结果于数据处理模块6，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中 爆炸物三硝基甲苯TNT变化后的颜色一致，实现显微比色法表征三硝基甲苯TNT检测；
d、切换多模耦合光学平台的光通路至荧光光源模块3，观察装载有爆炸物三硝基甲苯TNT 检测试剂的水凝胶基底的荧光颜色变化，使用倒置显微镜的CMOS相机8记录荧光颜色变化前 后的成像结果于数据处理模块6，并将反应后颜色与数据处理模块6中的标准数据库进行比 对，变化后荧光颜色与数据库中爆炸物三硝基甲苯TNT反应后的荧光颜色一致，实现显微荧 光法表征三硝基甲苯TNT检测。
实施例5
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台按实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物黑索金RDX检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时 撕开铝塑袋用水凝胶粘取微量黑索金RDX粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在黑索金RDX粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测样品 的微米级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5后， 其拉曼光谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的黑索金RDX标准拉曼光谱 数据库进行比对，所得拉曼光谱和数据库中黑索金RDX的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征黑 索金RDX检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物黑索金RDX的检测试剂的水凝胶 基底的颜色变化，其由无色变为粉红色，使用倒置显微镜的CMOS相机8记录颜色变化前后的 成像结果于数据处理模块6，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中爆 炸物黑索金RDX变化后的颜色一致，实现显微比色法表征黑索金RDX检测。
实施例6
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台按实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物硫检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时撕开铝塑 袋用水凝胶粘取微量硫粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在硫粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测样品的微米级 颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5后，其拉曼光 谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的硫标准拉曼光谱数据库进行比对， 所得拉曼光谱和数据库中硫的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征硫检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物硫的检测试剂的水凝胶基底的颜 色变化，其由无色变为橙黄色，使用倒置显微镜的CMOS相机8记录颜色变化前后的成像结果 于数据处理模块6，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中爆炸物硫变 化后的颜色一致，实现显微比色法表征硫检测。
实施例7
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台按实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物TATP检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时撕开 铝塑袋用水凝胶粘取微量TATP粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在TATP粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测样品的微米 级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5后，其拉曼 光谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的TATP标准拉曼光谱数据库进行比 对，所得拉曼光谱和数据库中TATP的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征TATP检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物TATP的检测试剂的水凝胶基底的 颜色变化，其由无色变为翠绿色，使用倒置显微镜的CMOS相机记录颜色变化前后的成像结果 于数据处理模块6，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中爆炸物TATP 变化后的颜色一致，实现显微比色法表征TATP检测。
实施例8
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台按实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物太安炸药PETN检测试剂的水凝胶为检测基底，检 测时撕开铝塑袋用水凝胶粘取微量太安炸药PETN粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻 片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在太安炸药PETN粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测样 品的微米级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5后， 其拉曼光谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的太安炸药PETN标准拉曼光 谱数据库进行比对，所得拉曼光谱和数据库中太安炸药PETN的拉曼光谱一致，实现拉曼法表 征太安炸药PETN检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物太安炸药PETN的检测试剂的水凝 胶基底的颜色变化，其由无色变为粉红色，使用倒置显微镜的CMOS相机记录颜色变化前后的 成像结果于数据处理模块6，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中爆 炸物太安炸药PETN变化后的颜色一致，实现显微比色法表征太安炸药PETN检测。
实施例9
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台按实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物高锰酸盐检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时撕 开铝塑袋用水凝胶粘取微量高锰酸钾粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在高锰酸钾粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测样品的 微米级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5后，其 拉曼光谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的高锰酸钾标准拉曼光谱数据 库进行比对，所得拉曼光谱和数据库中高锰酸钾的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征高锰酸钾 检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物高锰酸盐的检测试剂的水凝胶基 底的颜色变化，其由无色变为蓝色，使用倒置显微镜的CMOS相机记录颜色变化前后的成像结 果于数据处理模块(6)，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中爆炸物 高锰酸盐变化后的颜色一致，实现显微比色法表征高锰酸盐检测。
实施例10
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台按实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物铵盐检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时撕开铝 塑袋用水凝胶粘取微量氯化铵粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在氯化铵粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测样品的微 米级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5后，其拉 曼光谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的氯化铵标准拉曼光谱数据库进 行比对，所得拉曼光谱和数据库中氯化铵的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征氯化铵检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物氯化铵的检测试剂的水凝胶基底 的颜色变化，其由无色变为黄色，使用倒置显微镜的CMOS相机记录颜色变化前后的成像结果 于数据处理模块(6)，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中爆炸物氯 化铵变化后的颜色一致，实现显微比色法表征氯化铵检测。
实施例11
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台按实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物氯酸盐检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时撕开 铝塑袋用水凝胶粘取微量氯酸钾粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在氯酸钾粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测样品的微 米级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5后，其拉 曼光谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的氯酸钾标准拉曼光谱数据库进 行比对，所得拉曼光谱和数据库中氯酸钾的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征氯酸钾检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物氯酸钾的检测试剂的水凝胶基底 的颜色变化，其由蓝色变为紫色，使用倒置显微镜的CMOS相机记录颜色变化前后的成像结果 于数据处理模块6，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中爆炸物氯酸 钾变化后的颜色一致，实现显微比色法表征氯酸钾检测。
实施例12
本发明所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，该方法涉及多 模耦合光学平台按实施例1进行，具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物HMTD检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时撕开 铝塑袋用水凝胶粘取微量HMTD粉末，将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块1， 调整激光聚焦在HMTD粉末上，并在光谱仪CCD 7中成像，调节载物台使得待观测样品的微米 级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块5后，其拉曼 光谱信息保存于数据处理模块6，并与数据处理模块6中的HMTD标准拉曼光谱数据库进行比 对，所得拉曼光谱和数据库中HMTD的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征HMTD检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块4，调整载玻片位置及粗细准焦螺 旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物HMTD的检测试剂的水凝胶基底的 颜色变化，其由无色变为翠绿色，使用倒置显微镜的CMOS相机记录颜色变化前后的成像结果 于数据处理模块6，并将反应后的颜色与标准数据库进行比对，颜色与数据库中爆炸物HMTD 变化后的颜色一致，实现显微比色法表征HMTD检测。

Claims (3)

1.一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，其特征在于该方法涉及多模耦合光学平台是由拉曼光源模块（1）、光路切换模块（2）、荧光光源模块（3）、倒置显微镜模块（4）、光谱分析模块（5）、数据处理模块（6）、光谱仪CCD（7）、倒置显微镜CMOS相机（8）组成；其中拉曼光源模块（1）是由532 nm高亮度半导体激光器（9）、第一透镜（10）、第二透镜（11）、第一可变光阑（12）、带通滤波片（13），双色分光镜（14）、长通滤波片（15）、第一光纤耦合器（16）、第一反射镜（17）和第二反射镜（18）组成；荧光激发光源模块（3）是由第一光路转换器（19）、第三透镜（20）、第一可调式反射镜（21）和第四透镜（22）组成；所述光路切换模块（2）是由第一光路切换器（19）和第二光路切换器（32）组成，其中第一光路切换器（19）包括第三透镜（20）、第一可调式反射镜（21）和第四透镜（22）；第二光路切换器（32）包括第五透镜（33）、第三可调式反射镜（34）和第六透镜（35）；所述荧光光源模块（3）由第二可变光阑（23）、第三反射镜（24）、第二可调式反射镜（25）、氙灯光源（27）、第四反射镜（26）和白光光源（28）组成；所述倒置显微镜模块（4）是由第三可变光阑（29）和倒置显微镜（30）组成；所述光谱分析模块（5）是由光纤耦合器（36）和光谱仪（37）组成；所述数据处理模块（6）是由计算机（39）组成；所述光谱仪CCD（7）是由第二显微成像用检测器（38）组成；所述倒置显微镜CMOS相机（8）是由第一显微成像用检测器（31）组成；光路切换模块（2）分别与拉曼光源模块（1）、荧光光源模块（3）和倒置显微镜模块（4）连接，在倒置显微镜模块（4）上分别与光谱分析模块（5）和倒置显微镜CMOS相机（8）连接，在光谱分析模块（5）上设置有光谱仪CCD（7），数据处理模块（6）分别与光谱仪CCD（7）和倒置显微镜CMOS相机（8）串接；具体操作按下列步骤进行：
a、以塑封于铝塑袋中的装载有爆炸物检测试剂的水凝胶为检测基底，检测时撕开铝塑袋，用水凝胶粘取微量爆炸物粉末，并将其平铺于倒置显微镜载物台的载玻片上；
b、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块（4），调整载玻片位置及粗细准焦螺旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，切换多模耦合光学平台的光通路至拉曼光源模块（1），调整激光聚焦在待测物上，并在光谱仪CCD（7）中成像，调节载物台使得待观测样品的微米级颗粒置于CCD图像中心位置上，微区样品产生拉曼信号，经过光谱分析模块（5）后，其拉曼光谱信息保存于数据处理模块（6），并与数据处理模块（6）中的爆炸物标准拉曼光谱数据库进行比对，所得拉曼光谱和数据库中爆炸物的拉曼光谱一致，实现拉曼法表征爆炸物检测；
c、切换多模耦合光学平台的光通路至倒置显微镜模块（4），调整粗细准焦螺旋，使待测物清晰成像于显微镜视野中，观察装载有爆炸物检测试剂的水凝胶基底的颜色变化，使用倒置显微镜的CMOS相机（8）记录颜色变化前后的成像结果于数据处理模块（6），并将反应后的颜色与标准颜色数据库进行比对，颜色与数据库中爆炸物变化后的颜色一致，实现显微比色法表征爆炸物检测；
d、切换多模耦合光学平台的光通路至荧光光源模块（3），调整粗细准焦螺旋，观察装载有爆炸物检测试剂的水凝胶基底的荧光颜色变化，使用倒置显微镜的CMOS相机（8）记录荧光颜色变化前后的成像结果于数据处理模块（6），并将反应后的颜色与数据处理模块（6）中的标准荧光颜色数据库进行比对，变化后荧光颜色与数据库中爆炸物反应后的荧光颜色一致，实现显微荧光法表征爆炸物检测。
2.根据权利要求1所述的一种利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，其特征在于，该方法在检测中可同时采用拉曼法、显微比色法及荧光比色法实现爆炸物检测的表征或采用拉曼法和显微比色法实现爆炸物检测的表征。
3.根据权利要求1所述的利用多模耦合光学平台实时原位表征爆炸物检测方法，其特征在于，步骤a中装载的爆炸物为制式爆炸物或非制式爆炸物原料，其中非制式爆炸物包括硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、铵盐、硫、尿素及其衍生物、高锰酸盐、TATP或HMTD；制式爆炸物包括三硝基甲苯、太安炸药或黑索金。
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