[实用新型]一种远程闸控三通道紫外拉曼光谱仪

说明书

本实用新型涉及拉曼光谱技术领域，公开了一种远程闸控三通道紫外拉曼光谱仪，包括紫外激光器、样品扫描系统、物镜、中继光学系统、第一分束器、激光照相机、第二分束器、拉曼透镜、点转线光纤束、成谱系统、闸控电路或距离选通同步控制电路、数据处理和无线收发系统、红外照相机；物镜为望远镜；第一分束器用于反激光和绿光，透红外光和拉曼光，激光和绿光成像到激光照相机上；第二分束器用于反拉曼光透红外光，红外光成像到红外照相机上，拉曼光经拉曼透镜成像到点转线光纤束上。本实用新型可以将激光、拉曼、红外三通道点对点精确融合，在看清激光照明点和光轴、显示目标热象和温度的同时，测出目标是什么物质。

技术领域

本实用新型涉及拉曼光谱技术领域，尤其涉及了一种远程闸控三通道紫外拉曼光谱仪。

背景技术

根据政府调查报告，天津大爆炸主要是由于某些集装箱和危险品仓库内的硝化棉因湿润剂散失产生局部干燥,在高温天气下自燃爆炸引起的，然后再引爆其它危险品。根据2014年当地环保局验收文件及爆炸后调查，仓库存有800吨硝酸铵，600吨氰化钠，290吨硝化棉以及电石、硅钙合金和甲苯二异氰酸酯等危险品。因氰化钠遇水会产生剧毒氰化氢气体，电石遇水会爆炸，硝酸铵受热也会爆炸，硅钙合金遇水则会产生氢气，与空气中的氧气结合就会产生氢氧大爆炸。因此，消防员在未搞清楚起火原因的情况下就用水灭火，产生氢氧大爆炸，一次就炸死99名消防员。

目前，对化工园区污染的监控是在大烟囱中设抽气管，然后用气相色谱、液相色谱和质谱联用，离子迁引，远红外吸收光谱仪，近红外吸收光谱仪和气体探测器对化工生产过程进行检测。但是上述设备只能作极近距离的抽样检测，不能作哪怕是只离开几公分的不接触测量，当然对遥测化工园区上方的空气污染及雾霾毫无办法，对大烟囱不抽气作遥测也毫无办法，如果工厂要蒙混过关只要在抽气管中加点新鲜空气就能达标。因此，需要研发一种能在工厂外面对大烟囱上方的气体和微粒、工厂内部车间洩漏的气体和微粒、方圆1-2公里的化工园区上空污染的气体和微粒、城市上空的雾霾气体和微粒、以及集装箱久放散发出来的和打开时释放出来的气体作实时遥测的仪器。

此外，天津大爆炸发生后，政府动用大量人力物力把各处泥土挖起来送到实验室分析，不仅浪费时间也浪费劳动力。因此，还需要一种能够在实验室外就能遥测污染物的仪器，这种仪器就是远程紫外拉曼光谱仪。

拉曼光谱(Raman spectra)是一种散射光谱，当光碰到物质时，被分子散射的光由于获取或损失能量会发生频率变化，测出这种频率变化或拉曼光谱就能测定物质的性质，并且物质的拉曼光谱是唯一的，不随激发波长和环境变化，十分准确，因此测出拉曼谱等于找到了物质的手指印。但是拉曼光谱由于是散射光谱不是吸收光谱其灵敏度不高，若被测物质的散射截面在10^-30 (cm²/melecule.srd)以下往往探测不到，因此现有的近红外和可见光拉曼光谱仪只能探测到眼睛看得见的毫克级的物质，对于眼睛看不见的微量物质则无法探测。对于可见光和近红外拉曼，由于不能将荧光分开，受到干扰，使信噪比更低；并且可见光、近红外激光会透过眼球损坏视网膜，并非拉曼光谱仪探测光源的理想选择。另外，如果受野外(太阳光等)或者室内环境光(灯光等)的干扰也不能使用。即使想使用，也必须将物体取样放在遮光观察腔体内或把物体罩在观察腔体内才能测量，对距离较远或无法遮光的物体就无法测量。此外，目前的拉曼光谱仪大多采用显微镜结构，距离短，时间长，体积大，费用高，无法对大气污染作遥测。总之，现有的近红外和可见光拉曼光谱仪存在以下缺点必须克服：

(1)灵敏度太低，只能探测毫克级的物质；

(2)拉曼无共振效应，无法大幅度提高灵敏度；

(3)拉曼与荧光重叠，光谱分不开，信噪比降低，有时甚至无法测量；

(4)无激光成像通道，看不到系统光轴，校准困难，并且目标难于观察和定位；

(5)显微镜结构，探测距离太近，只有几毫米，无法作远距离探测；