拉曼光譜系統及拉曼光譜測量方法技術方案

本發明專利技術涉及用于安全檢查的拉曼光譜系統，包括：一個被設置于潔凈和有溫控的環境中的檢測中心，包括單個光源；分析裝置，其具有足夠大的焦距以獲得所述一個或多個被檢物的高分辨率的拉曼光譜；以及一級或多級分束器；以及與檢測中心分離的多個檢測終端，每個檢測終端包括至少一個拉曼探頭，其中，拉曼探頭將激發光引導至一個被檢物的多個位置或者至位于不同位置的多個被檢物，并將所述拉曼散射光傳送回所述檢測中心，以及當分束器為多級時在兩極分束器之間設置用于放大激發光的功率放大器。本發明專利技術還涉及一種用于安全檢查的測量拉曼光譜的方法。

Raman spectrum system and Raman spectrum measuring method

The present invention relates to a Raman spectroscopy system, including: a security check is set in clean and temperature control in the environment of the test center, including a single light source; analysis device, which has a sufficiently large focal length to obtain Raman spectra of the one or more detected objects and a high resolution; the multi-stage or beam splitter; and a plurality of detection terminal separation and detection center, each detection terminal includes at least one Raman probe, the probe Raman excitation light guide to a multiple position of detected objects or to different positions in the plurality of detected objects, and the Raman scattering the light transmitted back to the testing center, and when the beam splitter is used to amplify the power amplifier is arranged between the excitation light beam splitter in multi poles. The invention also relates to a method for measuring Raman spectra for security checks.

【技術實現步驟摘要】
拉曼光譜系統及拉曼光譜測量方法本申請是2008年6月27日提交的、申請號為200810115790.2的同名申請的分案。
本專利技術涉及一種拉曼光譜系統。本專利技術還涉及一種利用該系統測量被檢物的拉曼光譜的方法。
技術介紹
光照射到物質上時會發生散射。在發生散射時，大部分散射光的波長并不發生變化，這種波長不發生變化的散射稱為瑞利散射；少部分散射光的波長會增大或減小，這種波長發生變化的散射稱作拉曼散射，其對應的光譜稱為拉曼光譜。拉曼光譜屬于分子的振動光譜。每一種物質都有自己的特征拉曼光譜，所以，拉曼光譜可以作為識別物質的“指紋”。拉曼光譜識別物質的能力依賴于拉曼光譜分析儀的分辨率。分辨率與光譜分析儀的焦距、光柵刻線數等有關。一般情況下，為了提高分辨率，需要采用焦距足夠大的拉曼光譜分析儀，這時整套系統的體積必然會增大，從而喪失了便攜性。此外，拉曼光譜分析儀中的部分光學元件價格昂貴，且對環境的潔凈度、溫度、濕度等要求較為苛刻，影響了拉曼光譜分析儀在安全檢查、環境監測、化學分析、藥物檢測、食品檢測等領域的應用。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種拉曼光譜系統，該系統能夠兼顧分辨率和便攜性，并且可以適應不同環境的檢測現場的要求，而不會受到環境的潔凈度、溫度、濕度等要求的限制。根據本專利技術的一個方面，提供一種拉曼光譜系統，包括檢測中心，包括至少一個光源，用于輸出激發被檢物產生拉曼散射光的激發光；分析裝置，用于獲得被檢物的拉曼光譜。還包括至少一個檢測終端，每個檢測終端包括至少一個拉曼探頭，所述每個拉曼探頭將激發光引導至被檢物，并將被檢物產生的拉曼散射光傳送回檢測中心。根據本專利技術的優選實施方式，所述檢測中心還包括分束器，用于將光源輸出的激發光分成多束。根據本專利技術的優選實施方式，所述分束器包括一級或多級分束器，當分束器為多級時，可以在兩級分束器之間設置功率放大器，用于放大激發光。根據本專利技術的優選實施方式，所述檢測中心還包括控制裝置，用于控制所述至少一個光源和分析裝置的操作，并對分析裝置獲得的拉曼光譜進行處理。根據本專利技術的優選實施方式，所述控制裝置具有用于存儲標準拉曼光譜數據庫的存儲器，在所述控制裝置對分析裝置所獲得的拉曼光譜進行處理時，將被檢物的拉曼光譜與從存儲器中讀取的標準拉曼光譜進行比較，以確定該被檢物是否含有不符合規定的物質。根據本專利技術的優選實施方式，所述檢測中心還包括：轉換器，用于轉換所述拉曼光譜并將轉換后的拉曼光譜傳送給控制裝置；通信裝置，用于在檢測中心和檢測終端之間傳送數據。根據本專利技術的優選實施方式，所述控制裝置將比較結果通過所述通信裝置分別傳送給各自的檢測終端。根據本專利技術的優選實施方式，所述檢測終端還包括：控制器，用于接收檢測指令，控制所述至少一個拉曼探頭；通信裝置，用于在檢測中心和檢測終端之間傳送數據。根據本專利技術的優選實施方式，所述通信裝置是有線通信裝置或無線通信裝置。根據本專利技術的優選實施方式，所述檢測中心還包括耦合裝置，用于將來自光源的激發光耦合到所述至少一個拉曼探頭中，以及將來自所述至少一個拉曼探頭的拉曼散射光傳送給分析裝置。根據本專利技術的另一方面，提供一種測量被檢物的拉曼光譜的方法，所述方法包括步驟：a)控制至少一個光源使該光源發射激發光；b)控制至少一個檢測終端，使所述至少一個檢測終端中的至少一個拉曼探頭用該激發光照射被檢物，并收集被檢物的拉曼散射光；c)分析該拉曼散射光，以獲得被檢物的拉曼光譜。根據本專利技術方法的優選實施方式，還包括步驟d)將被檢物的拉曼光譜與標準拉曼光譜進行比較，以確定該被檢物是否含有不符合規定的物質。根據本專利技術的優選實施方式，所述步驟b)包括：e)自動檢查所述至少一個拉曼探頭是否連接了功率放大器；f)在檢查到連接了功率放大器的情況下，檢查該功率放大器是否啟動；如果未啟動，則啟動該功率放大器；g)控制所述至少一個拉曼探頭自動檢查光源是否啟動；如果光源未啟動則啟動光源；h)用來自光源的激發光照射被檢物，并收集被檢物的拉曼散射光。根據本專利技術方法的優選實施方式，還包括步驟i)將各檢測終端的比較結果傳送給各自的檢測終端。本專利技術解決了傳統拉曼光譜分析儀便攜性與分辨率之間的矛盾，因為在現有技術中對高分辨率的要求導致傳統的拉曼光譜分析儀體積龐大，不利于攜帶，而在本專利技術中對拉曼光譜的分析在檢測中心完成，可以滿足對高分辨率的要求，同時由于多探頭并行檢測而使得本系統具有便攜性，因為拉曼探頭可以很方便地移動。附圖說明圖1示出本專利技術的拉曼光譜系統的第一實施方式的示意圖。圖2示出本專利技術的拉曼光譜系統的第二實施方式的示意圖。圖3示出本專利技術中的光學分束器的一種可能的示意圖。圖4示出本專利技術中的檢測終端的一種可能的示意圖。圖5示出包含在本專利技術的檢測終端中的拉曼探頭的一種可能的詳細布置。圖6示出解釋本專利技術的拉曼探頭的工作流程的示意圖。具體實施方式圖1示出本專利技術的拉曼光譜系統的第一實施方式的示意圖。該拉曼光譜系統包括用于對光譜進行分析的檢測中心1和多個檢測終端，每個檢測終端可以包括一個或多個拉曼探頭311…31n。在機場、車站、海關、大樓、運動場、監獄、法院等場所中，所述檢測中心可以安放在潔凈的、空調控溫的房間中，所述拉曼探頭可以與檢測中心分離地設置在多個不同位置，用于對不同位置的被檢物進行檢測，或者對同一被檢物的不同部位進行檢測。這些拉曼探頭相互之間可以間隔幾米至幾百米。在圖1中，檢測中心1主要包括光源11、計算機13、分析裝置14、光纖接口17、分束器18。光源11發射用于激發被檢樣品產生拉曼散射光的激發光。原則上，任何可以提供線寬窄、頻率和功率穩定的激發光的光源都可以在本專利技術中使用。在本實施例中，采用輸出波長為785mm、輸出功率為100mW的激光器作為光源11，其輸出光經過分束器18分光。當光源11的光強度不足時，可以設置多個激光器作為光源，和/或在分束器18之前或之后設置功率放大器。分束器18將來自光源1的激發光分成多路光束，這些光束通過光纖或者根據需要通過自由空間耦合到檢測終端中的各拉曼探頭311…31n。這些拉曼探頭311…31n分別收集被檢物在激發光輻射下所產生的拉曼散射光，并通過光纖接口17傳輸回檢測中心1。各拉曼探頭311…31n收集的拉曼光信號優選通過濾光片15濾除干擾，并傳送給分析裝置用于獲得各被檢物的拉曼光譜。該分析裝置14在此例如是光譜分析儀14。濾光片15要依據光源11來選擇。在本實施例中，濾光片15采用中心波長為785nm的全息陷波片。由分析裝置14獲得的各被檢物的拉曼光譜傳送給轉換器16用于將拉曼光信號轉化為電信號，該電信號傳送給計算機13以進行處理。在本實施例中，轉換器16例如是1024×256的CCD（ChargeCoupledDevice）。計算機13作為控制裝置安裝有控制光源11和分析裝置14以及進行模式識別的軟件模塊，并且具有用于存儲標準拉曼光譜數據庫的存儲器（未示出）和顯示結果的顯示器（未示出）。當計算機13從分析裝置14接收到被檢物的拉曼光譜時，從存儲器中讀取標準拉曼光譜，并將被檢物拉曼光譜與標準拉曼光譜進行比較。如果比較的結果顯示被檢物含有標準拉曼光譜數據庫中特定的、不符合規定的物質，如安檢領域的毒品、爆炸物等，食品安全領域的不安全食品，環境監測領域的有害物質等，計本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于安全檢查的拉曼光譜系統，包括：一個檢測中心，包括單個光源，用于輸出激發一個或多個被檢物產生拉曼散射光的激發光；以及與所述檢測中心分離的多個檢測終端，每個檢測終端包括至少一個拉曼探頭，其中，拉曼探頭將激發光引導至被檢物，并將所述拉曼散射光傳送回所述檢測中心，其特征在于，所述檢測中心被設置于潔凈和有溫控的環境中并且還包括：分析裝置，其具有足夠大的焦距以獲得所述一個或多個被檢物的高分辨率的拉曼光譜；以及一級或多級分束器；其中，拉曼探頭將激發光引導至一個被檢物的多個位置或者至位于不同位置的多個被檢物，其中在所述拉曼探頭內激發光路與收集光路的光軸不重合，所述一級或多級分束器將激發光分成多個光束，所述多個光束通過多個檢測終端中每個檢測終端的至少一個拉曼探頭而被引導至所述一個或多個被檢物，以及當分束器為多級時在兩級分束器之間設置用于放大激發光的功率放大器。

【技術特征摘要】
1.一種用于安全檢查的拉曼光譜系統，包括：一個檢測中心，包括單個光源，用于輸出激發一個或多個被檢物產生拉曼散射光的激發光；以及與所述檢測中心分離的多個檢測終端，每個檢測終端包括至少一個拉曼探頭，其中，拉曼探頭將激發光引導至被檢物，并將所述拉曼散射光傳送回所述檢測中心，其特征在于，所述檢測中心被設置于潔凈和有溫控的環境中并且還包括：分析裝置，其具有足夠大的焦距以獲得所述一個或多個被檢物的高分辨率的拉曼光譜；以及一級或多級分束器；其中，拉曼探頭將激發光引導至一個被檢物的多個位置或者至位于不同位置的多個被檢物，其中在所述拉曼探頭內激發光路與收集光路的光軸不重合，所述一級或多級分束器將激發光分成多個光束，所述多個光束通過多個檢測終端中每個檢測終端的至少一個拉曼探頭而被引導至所述一個或多個被檢物，以及當分束器為多級時在兩級分束器之間設置用于放大激發光的功率放大器。2.根據權利要求1所述的拉曼光譜系統，其特征在于，所述檢測中心還包括控制裝置，用于控制所述單個光源和分析裝置的操作，并對分析裝置獲得的拉曼光譜進行處理。3.根據權利要求2所述的拉曼光譜系統，其特征在于，所述控制裝置具有用于存儲標準拉曼光譜數據庫的存儲器，在所述控制裝置對分析裝置所獲得的拉曼光譜進行處理時，將該拉曼光譜與從存儲器中讀取的標準拉曼光譜進行比較，以確定該被檢物是否含有不符合規定的物質。4.根據權利要求3所述的拉曼光譜系統，其特征在于，所述檢測中心還包括：轉換器，用于轉換所述拉曼光譜并將轉換后的拉曼光譜傳送給控制裝置；第一通信裝置，用于在檢測中心和檢測終端之間傳送數據。5.根據權利要求4所述的拉曼光譜系統，其特征在于，所述控制裝置將所述比較的結果通過所述第一通信裝置分別傳送給各自的檢測終端。6.根據權利要求4所述的拉曼光譜系統，其特征在于，所述檢測終端還包括：控制器，用于接收檢測指令，控制所述多個終端的至少一個拉曼探頭；第二通信裝置，用于在檢測終端和檢測中心之間傳送數據。7.根據權利要求4或6所述的拉曼光譜系統，其特征在于，所述第一通信裝置和所述第二通信裝置是有線通信裝置或無線通信裝置。8.根據權利要求1所述的拉曼光譜系統，其特征在于，所述檢測中心還包括耦合裝置，用于將來自光源的激發光耦合到拉曼探頭中，以及將來自拉曼探頭的拉曼散射光傳送給分析裝置。9.一種在安全檢查中檢測一個或多個被檢物的拉曼光譜的方法，所述方法包括步驟：a)在一個檢測中心中控制單個光源使該光源發射激發...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳志強，張麗，李元景，劉以農，趙自然，李明亮，蓋洪峰，王紅球，俞冬梅，
申請(專利權)人：同方威視技術股份有限公司，清華大學，
類型：發明
國別省市：北京,11