CN203164122U

CN203164122U - 手持式拉曼光谱仪

Info

Publication number: CN203164122U
Application number: CN 201320192194
Authority: CN
Inventors: 许春; 王宏; 殷海玮; 章炜毅
Original assignee: Individual
Current assignee: Shanghai Fuxiang Optics Co ltd
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2023-04-16

Abstract

本实用新型涉及一种手持式拉曼光谱仪，包括光谱采集部分的机头和作为户交互部分的手持终端，其中，所述的机头至少包含半导体激光器、拉曼探头和光电探测器的拉曼光谱采集系统，电池通过控制电路给机头供电，采用微机电系统加单点探测器取代传统制冷型面阵CCD器件，并采用光谱采集部分与用户交互部分分离的结构。本实用新型采用MEMS加单点探测器的采谱方式取代了传统的制冷型面阵CCD器件，机头具有小体积、低功耗、长续航时间等优点；采用了光源及光谱采集部分与用户交互部分分离的设计，可以进一步减小光源及光谱采集部分的体积，降低功耗。而外置的用户交互部分直接采用商用的掌上设备，具有超长的使用时间和优秀的交互体验。

Description

手持式拉曼光谱仪

技术领域

本实用新型涉及一种拉曼光谱仪，具体是涉及一种手持式拉曼光谱仪。

背景技术

拉曼光谱仪通过激发并检查物质的拉曼光谱实现物质成分鉴别。由于无需样品制备，检测性能快速、准确，在食品安全、药品检验、毒品侦测、司法鉴定、珠宝鉴定和环境检测等领域得到广泛应用。随着半导体激光器和制冷型CCD探测器的发展，传统的体积庞大的拉曼光谱仪已可以做到手持化。

现在的手持型拉曼光谱仪往往集半导体激光器、制冷型面阵CCD探测器及用户交互界面（LCD触摸屏）于一身，并且携带充电电池作为电源。然而，由于集成的设备较多，导致设备整体功耗偏大。尤其是制冷型面阵CCD器件，需要大量的电量，从而致使手持型拉曼光谱仪需要携带大容量电池。事实上，目前商品化的手持式拉曼光谱仪有一半以上体积被电池占用，而且其工作时间也往往较短。这样最终导致设备整体体积偏大，重量偏重，并不适合手持使用；较短的电池续航能力也并不能满足经常性的手持拉曼检测需要。并且，目前的手持式拉曼光谱仪所集成的用户交互界面往往较简陋，功能使用复杂，响应迟缓，用户使用体验较差，实用性难以令人满意。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种体积小、续航时间长的手持式拉曼光谱仪，以解决目前手持式拉曼光谱仪体积和重量大、续航短、交互性差等问题。以便可用于长时间现场手持作业。

为解决以上问题，本实用新型提出了一种手持式拉曼光谱仪，包括光谱采集部分的机头和作为用户交互部分的手持终端，所述的机头至少包含半导体激光器、拉曼探头和光电探测器的拉曼光谱采集系统，电池通过控制电路给机头供电，特点是采用微机电系统加单点探测器取代传统制冷型面阵CCD器件，并采用光谱采集部分与用户交互部分分离的结构，其中：

所述的手持终端包括一部预装有拉曼数据处理软件的商用手持终端；

所述的机头由半导体激光器、拉曼探头、拉曼光谱采集系统、控制电路和电池组成，所述的机头由半导体激光器产生激光，激光经拉曼探头照射在待测样品表面，被测样品受激发产生的拉曼信号又经拉曼探头收集后送至拉曼光谱采集系统；拉曼信号由拉曼光谱采集系统中的光路分光、微机电系统（MEMS）编码、单点探测器光电转换、ADC数模转换后，产生相应的数字信号进入控制电路，在控制电路中经缓存，并在现场可编程门阵列（FPGA）控制之下送入通用串行总线（USB），拉曼光谱数据等待被读取；拉曼光谱数据经通用串行总线（USB）传输至所述的手持终端，经拉曼数据处理软件处理并显示，供用户查看或进行其他操作。所述的拉曼数据处理软件内置用于鉴定不同物质的拉曼特征谱数据库。

由于本实用新型的光谱构架采用MEMS加单点探测器的采谱方式取代了传统的制冷型面阵CCD器件，规避了制冷型面阵CCD必需的大功率半导体制冷片、散热片及风扇，使机头具有小体积、低功耗、长续航时间的优点。

本实用新型机头的工作原理是：所述的机头用于产生激光，并收集被测物质激发出的拉曼信号，经MEMS编码后扫描至高灵敏的单点探测器，单点探测器输出的模拟信号经前置放大电路放大、AD转换电路转为数字信号后，在FPGA的控制下输送到USB，通过USB接口传手持终端。

在上述方案基础上，所述的机头上设有卡槽，所述手持终端通过卡槽固定在所述的机头上，并通过通用串行总线（USB）接口与机头实现数据线连接。

在上述方案基础上，所述的手持终端为带有触摸屏的Ipod touch或者是基于Android系统的掌上设备。使本实用新型具有优秀的用户交互体验。

在上述方案基础上，所述的机头通过通用串行总线（USB）连接至台式PC机或笔记本电脑，用于实验室拉曼光谱采集。

本实用新型的优越性在于：由于采用MEMS加单点探测器的采谱方式取代了传统的制冷型面阵CCD器件，机头具有小体积、低功耗、长续航时间等优点；由于采用了光源及光谱采集部分与用户交互部分分离的设计，可以进一步减小光源及光谱采集部分的体积，降低功耗。而外置的用户交互部分直接采用商用的掌上设备，具有超长的使用时间和优秀的交互体验。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图。

A——手持机头； B——手持终端；

1——半导体激光器； 2——拉曼探头； 3——拉曼光谱采集系统；

4——控制电路； 5——电池； 6——拉曼数据处理软件。

具体实施方式

本实用新型涉及一种采用MEMS加单点探测器取代传统制冷型面阵CCD器件，并采用光谱采集部分与用户交互部分分离的新型结构的手持式拉曼光谱仪。

如图1本实用新型的结构原理示意图所示，一种手持式拉曼光谱仪，包括光谱采集部分的手持机头A和作为用户交互部分的手持终端B，所述的手持机头1中包含半导体激光器1、拉曼探头2和带光电探测器的拉曼光谱采集系统3，电池5通过控制电路4给手持机头A中的各个模块提供电源供电，特点是：采用MEMS加单点探测器取代传统制冷型面阵CCD器件，并采用光谱采集部分与用户交互部分分离的结构，其中：

所述的手持终端B包括一部预装有拉曼数据处理软件6的商用手持终端；

所述的手持机头A由半导体激光器1、拉曼探头2、拉曼光谱采集系统3、控制电路4和电池5组成，所述的手持机头A由半导体激光器1产生激光，激光经拉曼探头2照射在待测样品表面，被测样品受激发产生的拉曼信号又经拉曼探头2收集后送至拉曼光谱采集系统3；拉曼信号由拉曼光谱采集系统3中的光路分光、MEMS编码、单点探测器光电转换、ADC数模转换后，产生相应的数字信号进入控制电路4，在控制电路4中经缓存，并在现场可编程门阵列（FPGA）控制之下送入USB，拉曼光谱数据等待被读取；拉曼光谱数据经USB传输到所述的手持终端B，经拉曼数据处理软件处理并显示。

所述的手持终端B通过卡槽嵌入所述手持机头A中，并通过USB接口与手持机头A连接。在所述的手持终端B中内置的拉曼数据处理软件6的控制下，拉曼光谱数据被通过USB接口采集上来，并在手持终端B的屏幕上显示。用户可通过手持终端B的触摸屏进行交互操作。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。

本实用新型所提出的手持式拉曼光谱仪具有小体积、低功耗、长续航时间及优秀的用户交互体验等优点。

Claims

1.一种手持式拉曼光谱仪，包括光谱采集部分的机头和作为用户交互部分的手持终端，其中，所述的机头至少包含半导体激光器、拉曼探头和光电探测器的拉曼光谱采集系统，电池通过控制电路给机头供电，其特征在于：采用微机电系统加单点探测器取代传统制冷型面阵CCD器件，并采用光谱采集部分与用户交互部分分离的结构，其中：

所述的机头由半导体激光器、拉曼探头、拉曼光谱采集系统、控制电路和电池组成，所述的机头由半导体激光器产生激光，激光经拉曼探头照射在待测样品表面，被测样品受激发产生的拉曼信号又经拉曼探头收集后送至拉曼光谱采集系统；拉曼信号由拉曼光谱采集系统中的光路分光、微机电系统（MEMS）编码、单点探测器光电转换、ADC数模转换后，产生相应的数字信号进入控制电路，在控制电路中经缓存，并在现场可编程门阵列（FPGA）控制之下送入通用串行总线（USB），拉曼光谱数据等待被读取；拉曼光谱数据经通用串行总线（USB）传回到所述的手持终端，经拉曼数据处理软件处理并显示。

2.根据权利要求1所述的手持式拉曼光谱仪，其特征在于：所述的机头上设有卡槽，所述手持终端通过卡槽固定在所述的机头上，并通过通用串行总线（USB）接口与机头实现数据线连接。

3.根据权利要求1或2所述的手持式拉曼光谱仪，其特征在于：所述的手持终端为带有触摸屏的Ipod touch或者是基于Android系统的掌上设备。

4.根据权利要求1或2所述的手持式拉曼光谱仪，其特征在于：所述的机头通过通用串行总线（USB）连接至台式PC机或笔记本电脑。