[发明专利]一种基于拉曼光谱的便携式微量毒品和爆炸物检测仪

说明书

一种基于拉曼光谱的便携式微量毒品和爆炸物检测仪，包括光路、制冷模块、控制模块、显示交互模块、电源模块和表面增强基底，所述光路通过近红外光源装置产生785nm近红外光，通过激发收集光路实现拉曼散射光的激发和采集，通过改良的交叉式Czerny‑Turner光路结构作为分光光路得到拉曼光谱，并结合表面增强拉曼基底辅助对微量毒品和爆炸物进行拉曼光谱增强，使用线阵CCD图像传感器记录拉曼光谱数据，采用以ZYNQ模块作为控制核心的控制模块对整个仪器进行控制，对拉曼光谱进行滤波和基线校正，然后通过HDMI高清多媒体接口进行拉曼光谱图和检测结果的显示，并通过USB串行通信接口连接触摸屏实现用户的交互，本发明装置简单便携，使用拉曼光谱技术满足现场实时检测的需要，适合在公共安全领域推广使用，维护社会稳定。

技术领域

本发明属于公共安全领域，具体涉及一种基于拉曼光谱的便携式微量毒品和爆炸物检测器

背景技术

毒品、易制毒品、有毒化学品、危险爆炸物等对人民群众的危害日益严重，也制约了我国经济社会的稳定、人民的健康。传统的毒品和爆炸物检测技术，如离子迁移谱、液相色谱法和气相色谱法等，需要对待测样品进行处理，且检测时间长设备大无法做到现场检测识别，因此急需一种能够便携实时检测现场毒品和爆炸物的检测仪。

拉曼光谱技术是目前新型的物质成分分析技术，在毒品和爆炸物检测领域具有极大的应用场景，拉曼光谱技术则是利用拉曼散射原理，结合分光光路得到散射光中的拉曼光谱信息，由于物质的拉曼光谱由物质的分子信息决定，因此拉曼光谱又被称为“分子指纹”，同时拉曼检测方法具有实时、快速、准确、非接触式、无损、样品量小、样品无需预处理、不受水溶剂干扰等一系列优点，因此非常适合于现场毒品稽查、爆炸物检测领域的应用。

传统的拉曼检测系统结构复杂，组成部分较多包括样品池、拉曼探头、拉曼光谱仪和移动电脑终端等，无法做到现场快速、实时的筛查，便携性较差，且光纤连接等方式不便于强度较低的拉曼散射光的采集，因此本发明针通过优化结构，采用一体式设计配合，满足现场便携式实时测量的需求，同时结合表面增强拉曼基底，对微量毒品和爆炸物进行检测。

发明内容

为了克服当前毒品和爆炸物检测仪器设备复杂，无法实时检测，同时传统拉曼光谱检测仪器光路复杂，设备较大，便携性差不利于现场实时测量的问题，本发明提出一种基于拉曼光谱的便携式微量毒品和爆炸物检测仪，该检测仪光路结构简单，体积较小便携性好，便于现场实时测量微量毒品和爆炸物。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于拉曼光谱的便携式微量毒品和爆炸物检测仪，包括检测光路、制冷模块、控制模块、显示交互模块、电源模块和表面增强拉曼基底；其中，检测光路是整个系统的采集记录核心，所述检测光路包括：

近红外光源装置，用于提供拉曼散射所需要的光源；

激发收集光路，用于将近红外光源装置发出的光线入射到样品并收集样品所散射的拉曼散射光；

分光光路，用于对激发收集光路所收集到的光线进行分光，从而得到样品的拉曼散射光谱。

所述制冷模块用于对检测光路中近红外光源装置以及分光光路中的线阵CCD图像传感器进行制冷，消除器件自身产热对测量结果的影响；

所述控制模块是整个检测器的处理核心，包括：

CCD驱动D图像传感器进行驱动控制并配合记录拉曼光谱数据，同时与处理器直接连接，将获得的拉曼光谱数据传输给处理器；

处理器，用于将获得的拉曼光谱数据进行噪声消除和基线校正后得到样品的拉曼散射光谱，然后通过高清多媒体接口发送器将拉曼光谱数据显示到显示交互模块。

所述显示交互模块是整个检测仪的交互核心，显示交互模块可以通过USB串行通信总线与处理器交互，根据用户需求，处理器对仪器进行控制，实现整个仪器与用户的交互。