CN208366851U - 拉曼光谱危险品检测设备与系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种拉曼光谱危险品检测设备与系统，涉及危险品检测技术领域，该拉曼光谱危险品检测设备包括：激光器、光学探头、光谱仪和安全防护装置；其中，上述激光器与光学探头相连，该激光器用于通过该光学探头向待测样品发射激光；该光谱仪用于接收上述待测样品的光信号以进行检测和识别；该安全防护装置用于在检测待测样品过程中盛放该待测样品。本实用新型实施例的目的在于提供一种拉曼光谱危险品检测设备与系统，以简化拉曼光谱危险品检测装置的结构、降低其使用成本、使之更适用于一般场合，同时增加检测的安全性。

Description

拉曼光谱危险品检测设备与系统

技术领域

本实用新型涉及危险品检测技术领域，尤其是涉及一种拉曼光谱危险品检测设备与系统。

背景技术

拉曼光谱分析技术是一种以拉曼散射效应为基础的非接触式光谱分析技术，它能对物质的成分进行定性、定量分析。拉曼光谱是一种分子振动光谱，它可以反映分子的指纹特征，可用于对物质的检测。拉曼光谱检测通过检测待测物对于激发光的拉曼散射效应所产生的拉曼光谱来检测和识别物质。拉曼光谱检测方法已经广泛应用于液体安检、珠宝检测、爆炸物检测、毒品检测、药品检测等领域。

利用激光拉曼光谱检测危险品的技术具有简单、快速、无损等特点，其可以通过光纤探头激光照射到样品上，通过收集拉曼散射光谱确定样品的拉曼光谱图。常用的拉曼激光为785nm近红外激光，在一定的功率和作用时间下，拉曼激光焦点处能量比较集中，容易引起黑火药等易燃易爆危险品爆燃，乃至爆炸，会危害检测人员并给现场检测状况造成危害。

目前，现有的危险品检测设备一般通过对待测样品的温度进行监测控制，从而防止样品过热损毁而导致的安全问题，或者通过无线传输控制，进行远距离检测而无需接触检测，从而避免受到直接伤害。但是，现有技术仍存在以下不足：检测装置结构比较复杂，使用成本较高，其远距离检测对于场地的要求也比较高，很多场合难以应用，而且仍存在潜在的安全隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种拉曼光谱危险品检测设备与系统，以简化拉曼光谱危险品检测装置的结构、降低其使用成本、使之更适用于一般场合，同时增加检测的安全性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种拉曼光谱危险品检测设备，包括：激光器、光学探头、光谱仪和安全防护装置；其中，上述激光器与光学探头相连，该激光器用于通过该光学探头向待测样品发射激光；该光谱仪用于接收上述待测样品的光信号以进行检测和识别；该安全防护装置用于在检测待测样品过程中盛放该待测样品。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述安全防护装置为防爆罩。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该防爆罩为半球状，其材质为碳素钢。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，在上述防爆罩的球面上有开孔，上述光学探头固定在该开孔内。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述拉曼光谱危险品检测设备还包括：控制器、光学装置、安全探测器和报警器；上述控制器分别与光谱仪、激光器和报警器相连；上述安全探测器分别与报警器和光学装置相连。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，该光学装置包括：分光单位、红外光信号收集光路和拉曼光信号收集光路；该红外光信号收集光路用于收集来自待测样品的红外光；该拉曼光信号收集光路用于收集来自待测样品的光信号。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，该分光单位为短通二向色镜；该短通二向色镜用于将波长大于预定波长的光反射，使波长小于该预定波长的光透射。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，该短通二向色镜的预定波长范围为700纳米至300微米。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，该短通二向色镜的角度设置成使入射的待测样品的光信号的反射方向朝向上述安全检测器，透射方向朝向上述光谱仪。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种拉曼光谱危险品检测系统，包括计算终端以及上述第一方面及其可能的实施方式之一提供的拉曼光谱危险品检测设备，该拉曼光谱危险品检测设备用于将检测结果发送给该计算终端，该计算终端用于接收该拉曼光谱危险品检测设备发送的检测结果，并显示和存储。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的拉曼光谱危险品检测设备与系统，该拉曼光谱危险品检测设备包括激光器、光学探头、光谱仪和安全防护装置；上述激光器与光学探头相连，该激光器用于通过上述光学探头向待测样品发射激光；该光谱仪用于接收待测样品的光信号以进行检测和识别；该安全防护装置用于在检测待测样品过程中盛放上述待测样品；可以简化拉曼光谱危险品检测装置的结构、降低其使用成本、使之更适用于一般场合，同时增加检测的安全性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种拉曼光谱危险品检测设备结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种拉曼光谱危险品检测设备的安全防护装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种拉曼光谱危险品检测设备结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种拉曼光谱危险品检测设备的光路走向示意图。

图标：

10-激光器；11-光学探头；12-光谱仪；13-安全防护装置；20-待测样品；30-控制器；31-光学装置；32-安全探测器；33-报警器；311-分光单位；312-红外光信号收集光路；313-拉曼光信号收集光路；41-短通二向色镜；42-激光。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

自1928年印度物理学家拉曼发现拉曼散射现象以来，由于拉曼光谱具有的信息丰富、拉曼位移与入射光频率无关、分析效率高和样品用量少等特点，拉曼光谱技术日益受到广泛关注。由于不同物质分子产生的拉曼光谱谱带数目、谱带强度、位移大小等都与分子的振动和转动相关，因此拉曼光谱属于分子的振动和转动光谱。通过检测物质的拉曼光谱可对物质进行定性分析、定量分析及成分分析，因此拉曼光谱技术是研究分子结构的重要方法。目前，拉曼光谱检测方法已广泛应用于物质鉴定、分子结构研究、化工过程、医学医药、生物化学、考古及宝石鉴定、反恐技术等领域。

目前，现有的危险品检测设备还存在检测装置结构比较复杂、使用成本较高、待检测物暴露在外而存在潜在的安全隐患的问题。基于此，本实用新型实施例提供的一种拉曼光谱危险品检测设备与系统，可以简化拉曼光谱危险品检测装置的结构、降低其使用成本、使之更适用于一般场合，同时增加检测的安全性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种拉曼光谱危险品检测设备进行详细介绍。

实施例一

如图1所示，为本实用新型实施例提供的一种拉曼光谱危险品检测设备结构示意图，由图1可见，该拉曼光谱危险品检测设备包括：激光器10、光学探头11、光谱仪12和安全防护装置13。其中，激光器10与光学探头11相连，该激光器10用于通过上述光学探头11向待测样品20发射激光；光谱仪12用于接收上述待测样品20的光信号以进行检测和识别；该安全防护装置13用于在检测待测样品20过程中盛放上述待测样品20。

当激光器10发射的激光照射到待测样品20上时，会发生弹性散射和非弹性散射，弹性散射的散射光是与激光波长相同的成分,非弹性散射的散射光有比激光波长长的和短的成分,这统称为拉曼效应。本实用新型实施例中的激光器10可以是可调谐激光器或者液体激光器。其中，可调谐激光器是指在一定范围内可以连续改变激光输出波长的激光器，这种激光器的用途广泛，可用于光谱学、光化学、医学、生物学、集成光学、污染监测、半导体材料加工、信息处理和通信等；液体激光器也称染料激光器，因为这类激光器的激活物质是某些有机染料溶解在乙醇、甲醇或水等液体中形成的溶液，为了激发它们发射出激光，一般采用高速闪光灯作激光源，或者由其他激光器发出很短的光脉冲。液体激光器发出的激光对于光谱分析、激光化学和其他科学研究，具有重要的意义。

此外，上述拉曼光谱危险品检测设备中的光学探头11收集待测样品20受到激光照射后的光信号，并将该光信号传送给光谱仪12进行光谱分析。其中，光谱仪12(Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪12可测量物体表面反射的光线。光谱仪12又称分光仪，广泛为认知的有直读光谱仪。光谱仪12是以光电倍增管等光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置。通常情况下，光谱仪12由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成，以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上(或扫描某一波段)进行强度测定。通过光谱仪12对光信息的抓取、以照相底片显影，或电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种元素。

在其中一种实施方式中，上述安全防护装置13可以是防爆罩。该防爆罩具有抗高温高压的特性，在待测样品20发生爆燃爆炸情况下可以承受相应的高温和强压。其中，该防爆罩可以是半球状，材质为碳素钢。碳素钢是含碳量小于2.11％，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的铁碳合金。碳素钢的性能主要取决于含碳量，含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比，碳素钢成本低，性能范围宽，适用于公称压力PN≤32.0MPa，温度为-30—425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。

如图2所示，为本实用新型实施例提供的一种拉曼光谱危险品检测设备的安全防护装置13的结构示意图，由图2可见，该安全防护装置13为半球形防爆罩，在防爆罩内部空间可盛放待测样品20，在该防爆罩的球面上有开孔，光学探头11固定在该开孔内。该安全防护装置13结构简单，使用方便，且可以有效防护待测样品20出现爆燃爆炸时的冲击伤害。

为了进一步增加拉曼光谱危险品检测过程中的安全性能，本实用新型实施例还提供了一种拉曼光谱危险品检测设备，可以对待检测样品的温度进行监测及控制。如图3所示，为本实用新型实施例提供的另一种拉曼光谱危险品检测设备结构示意图，由图3可见，拉曼光谱危险品检测设备除了包括激光器10、光学探头11、光谱仪12和安全防护装置13外，还包括：控制器30、光学装置31、安全探测器32和报警器33。其中，上述控制器30分别与光谱仪12、激光器10和报警器33相连，控制协调这三者之间的工作和配合。安全探测器32分别与报警器33和光学装置31相连。在其中一种实施方式中，上述光学装置31包括：分光单位311、红外光信号收集光路312和拉曼光信号收集光路313。其中，上述红外光信号收集光路312用于收集来自待测样品20的红外光；上述拉曼光信号收集光路313用于收集来自待测样品20的光信号。

在至少一种实施方式中，上述光学装置31中的分光单位311可以是短通二向色镜41，该短通二向色镜41用于将波长大于预定波长的光反射，使波长小于该预定波长的光透射。其中，二向色镜(Dichroic Mirrors)又称双色镜，常用于激光技术中。为了将待测样品20反射回来的光中的红外光分离出来，设置短通二向色镜41的预定波长范围为700纳米至300微米。另外，红外光又叫红外线，是波长比可见光要长的电磁波，其波长为770纳米到1毫米之间，红外光具有明显的热效应，使人能感觉到而看不见。

如图4所示，为本实用新型实施例提供的一种拉曼光谱危险品检测设备的光路走向示意图，有图4可见，光学装置31中的短通二向色镜41设置成一个角度，使入射的待测样品20的光信号的反射方向朝向安全检测器，透射方向朝向光谱仪12。首先，激光器10向待测样品20发射激光42，待测样品20受到激光42的照射反射出光信号，该光信号经由短通二向色镜41分成两条光路：红外光信号收集光路312和拉曼光信号收集光路313。红外光信号收集光路312射向安全探测器32，该安全探测器32实时监测该红外光信号的温度，当温度超过一定预设阈值时，安全探测器32向报警器33发送报警信号，报警器33发出报警信息，比如可以是警报声或者是警报灯闪烁。同时，控制器30控制激光器10停止工作或者降低发射功率，最终使待测样品20的温度降到预设阈值以下，以防范待测样品20发生爆燃爆炸，保障检测的安全。光谱仪12则接受拉曼光信号收集光路313的光信号，检测及识别待测样品20的物质成分。

本实用新型实施例提供的拉曼光谱危险品检测设备，包括激光器、光学探头、光谱仪和安全防护装置；其中，上述激光器与光学探头相连，该激光器用于通过该光学探头向待测样品发射激光；该光谱仪用于接收上述待测样品的光信号以进行检测和识别；该安全防护装置用于在检测待测样品过程中盛放该待测样品；可以简化拉曼光谱危险品检测装置的结构、降低其使用成本、使之更适用于一般场合，同时增加检测的安全性。

实施例二

本实用新型实施例还提供了一种拉曼光谱危险品检测系统，包括计算终端以及上述实施例一及其可能的实施方式之一提供的拉曼光谱危险品检测设备，该拉曼光谱危险品检测设备用于将检测结果发送给该计算终端，该计算终端用于接收该拉曼光谱危险品检测设备发送的检测结果，并显示和存储。

本实用新型实施例提供的拉曼光谱危险品检测系统，与上述实施例提供的拉曼光谱危险品检测设备具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述设备实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种拉曼光谱危险品检测设备，其特征在于，包括：激光器、光学探头、光谱仪和安全防护装置；所述激光器与所述光学探头相连，所述激光器用于通过所述光学探头向待测样品发射激光；所述光谱仪用于接收所述待测样品的光信号以进行检测和识别；所述安全防护装置用于在检测待测样品过程中盛放所述待测样品；

所述拉曼光谱危险品检测设备还包括：控制器、光学装置、安全探测器和报警器；所述控制器分别与所述光谱仪、所述激光器和所述报警器相连；所述安全探测器分别与所述报警器和所述光学装置相连；

所述光学装置包括：分光单位、红外光信号收集光路和拉曼光信号收集光路；所述红外光信号收集光路用于收集来自所述待测样品的红外光；所述拉曼光信号收集光路用于收集来自所述待测样品的光信号；

所述分光单位为短通二向色镜；所述短通二向色镜用于将波长大于预定波长的光反射，使波长小于该预定波长的光透射；

所述短通二向色镜的角度设置成使入射的所述待测样品的光信号的反射方向朝向所述安全探测器，透射方向朝向所述光谱仪。

2.根据权利要求1所述的拉曼光谱危险品检测设备，其特征在于，所述安全防护装置为防爆罩。

3.根据权利要求2所述的拉曼光谱危险品检测设备，其特征在于，所述防爆罩为半球状，所述防爆罩材质为碳素钢。

4.根据权利要求3所述的拉曼光谱危险品检测设备，其特征在于，在所述防爆罩的球面上有开孔，所述光学探头固定在所述开孔内。

5.根据权利要求1所述的拉曼光谱危险品检测设备，其特征在于，所述短通二向色镜的预定波长范围为700纳米至300微米。

6.一种拉曼光谱危险品检测系统，其特征在于，包括计算终端以及权利要求1-5任一项所述的拉曼光谱危险品检测设备，所述拉曼光谱危险品检测设备用于将检测结果发送给所述计算终端，所述计算终端用于接收所述拉曼光谱危险品检测设备发送的检测结果，并显示和存储。