一種用于頂空—表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于頂空—表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，它包括拉曼光譜儀和頂部帶有瓶塞的頂空瓶，拉曼光譜儀內(nèi)設(shè)置有激光器、光譜儀，所述激光器和光譜儀分別通過光纖與一拉曼探頭連接，拉曼光譜儀信號連接在計(jì)算機(jī)終端上，頂空瓶上設(shè)置有表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭插入接觸結(jié)構(gòu)內(nèi)并與頂空瓶內(nèi)連通，激光器的激光探頭位于頂空瓶外，并與表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭相對，激光器的激光探頭距離表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭6-12mm。本實(shí)用新型的裝置可以對環(huán)境有機(jī)污染物特別是揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)污染物的快速分析檢測，可以針對復(fù)雜的環(huán)境樣品基質(zhì)進(jìn)行檢測，避免了其他物質(zhì)對表面增強(qiáng)拉曼檢測的干擾，且結(jié)構(gòu)簡單、體積小，成本低，攜帶方便，適用于野外實(shí)時操作。
【專利說明】—種用于頂空一表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于頂空一表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，屬于分析儀器【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]表面增強(qiáng)拉曼光譜(Surface-enhancedRaman spectroscopy, SERS)作為一種強(qiáng)有力的原位分析技術(shù)，不僅可以像普通拉曼光譜一樣能夠提供分子結(jié)構(gòu)的特征光譜，而且還可以極大的增強(qiáng)被測分子的拉曼信號，通常可以增強(qiáng)6個數(shù)量級以上，有時甚至可以達(dá)到14個數(shù)量級，足以進(jìn)行單分子檢測。表面增強(qiáng)拉曼光譜能得到高分辨振動信號并且可以得到檢測物的結(jié)構(gòu)信息，表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、催化監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、檢測聯(lián)用技術(shù)和傳感器等領(lǐng)域中。表面增強(qiáng)拉曼光譜通常只是對拉曼信號進(jìn)行檢測，而通常環(huán)境有機(jī)污染物所處的基質(zhì)成分復(fù)雜，其中的很多物質(zhì)會對表面增強(qiáng)拉曼檢測過程造成干擾，從而不能直接利用表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)進(jìn)行檢測。[0003]頂空氣相色譜分析，也有人稱之為液上氣相色譜，是指對液體或固體中揮發(fā)成分的蒸汽相進(jìn)行氣相色譜分析的一種間接測定方法，其基本理論依據(jù)是在一定條件下氣相和凝聚相(液相或固相)之間存在著分配平衡，氣相的組成能反映凝聚相的組成，定量取氣體進(jìn)樣測定。頂空氣相色譜不但利用了氣液平衡形成的有效分離能力，又利用了氣相色譜檢測儀的高靈敏度和選擇性，我們可以把頂空分析看成是一種氣相萃取方法，即用氣體作“溶劑來萃取樣品中的揮發(fā)性或半揮發(fā)性成分，頂空氣相色譜法相對于溶劑提取方法對樣品中微量的有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)分析具有更高的靈敏度，同時頂空分析法在分析過程中無需采用有機(jī)溶劑進(jìn)行提取，大大減少了對分析人員和環(huán)境的危害，因而，頂空分析就是一種理想的樣品凈化方法，克服了傳統(tǒng)的液液萃取里共萃取物的干擾。頂空氣相色譜法可以直接得到樣品所釋放出的氣體的化學(xué)組成，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，頂空氣相色譜分析存在以下缺點(diǎn):I)儀器較大，占據(jù)較大的實(shí)驗(yàn)室空間，且價(jià)格昂貴，成本高，2)取樣路徑相對較長，操作需傳送線，傳送線的使用樣品存在潛在的攜帶物及活性點(diǎn)，造成檢測不準(zhǔn)確；3)頂空進(jìn)樣使用氣密針將頂空氣體定量的轉(zhuǎn)移入氣相色譜儀進(jìn)樣口，為手動進(jìn)樣，重復(fù)性差；4)頂空氣相色譜對氣相色譜條件要求嚴(yán)格，通過頂空取樣再進(jìn)行色譜分析，分析時間長，步驟繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種用于頂空一表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置。本裝置可以對環(huán)境有機(jī)污染物特別是揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)污染物的快速分析檢測，分析時間短、效率高，本實(shí)用新型的裝置體積小，攜帶方便，可以對有機(jī)污染物原位檢測，且檢測準(zhǔn)確。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，其特征在于，包括拉曼光譜儀和頂部帶有瓶塞的頂空瓶，拉曼光譜儀包括殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)置有激光器、光譜儀、控制裝置、顯示裝置和電源，所述控制裝置分別與所述激光器、光譜儀、顯示裝置和電源連接，所述激光器和光譜儀分別通過光纖與一拉曼探頭連接，拉曼光譜儀信號連接在計(jì)算機(jī)終端上，所述的頂空瓶上設(shè)置有表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭插入接觸結(jié)構(gòu)內(nèi)并與頂空瓶內(nèi)連通，激光器的激光探頭位于頂空瓶外，并與表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭相對，激光器的激光探頭距離表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭6-12_。
[0007]本本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述的表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭形狀為針狀、圓盤狀或片狀。
[0008]本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述頂空瓶的瓶體為石英瓶體，在頂空瓶頂部的瓶塞上設(shè)置有插入孔，該插入孔為表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，所述的表面增強(qiáng)拉曼探針穿過插入孔豎直插入頂空瓶內(nèi)，所述的表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭形狀為針狀，激光器的激光探頭與頂空瓶瓶體內(nèi)的表面增強(qiáng)拉曼探針針頭相對。
[0009]本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述的頂空瓶側(cè)壁上部設(shè)置有橫向的插入口，該插入口為表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，所述的表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭形狀為圓盤狀，表面增強(qiáng)拉曼探針經(jīng)插入口橫向插入頂空瓶內(nèi)，激光器的激光探頭與頂空瓶瓶體內(nèi)表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭相對，所述頂空瓶的瓶體為石英瓶體。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的插入口設(shè)置在距離頂空瓶瓶底45-60mm處。
[0011]本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述的頂空瓶側(cè)壁上部連接有橫管，所述橫管末端垂直連接有豎管，豎管的頂部設(shè)置有激光測試窗口，所述激光測試窗口為石英窗口，所述的橫管和豎管為表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，所述的表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭形狀為圓盤狀，表面增強(qiáng)拉曼探針從下至上 豎直插入豎管內(nèi)并且與激光測試窗口相對，激光器的激光探頭與激光測試窗口相對。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的橫管設(shè)置在距離頂空瓶瓶底45_60mm處，橫管的內(nèi)徑為2-4mm,橫管管的長度6_9mm,豎管的內(nèi)徑為5_6mm,橫管上方豎管的高度為2_4mm。
[0013]本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述的頂空瓶內(nèi)徑為10-50mm，管壁厚度為1.0_1.8mm，高度為 30-100mm。
[0014]本實(shí)用新型的頂空瓶內(nèi)徑為10-50臟，管壁厚度為1.0-1.8111111，高度為30-100.!，以及橫管的內(nèi)徑為2-4mm,橫管管的長度6_9mm,豎管的內(nèi)徑為5_6mm,橫管上方豎管的高度為2-4_是根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)任務(wù)而特定選擇的，是本領(lǐng)域的技術(shù)人員經(jīng)過長期的實(shí)驗(yàn)摸索得到的，本實(shí)用新型的頂空瓶確保有機(jī)污染物原位檢測，檢測快速、準(zhǔn)確。
[0015]本實(shí)用新型優(yōu)選的，在頂空瓶內(nèi)底部設(shè)置有磁力攪拌器或磁力加熱攪拌器。
[0016]本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述的頂空瓶外側(cè)設(shè)置有遮光罩。
[0017]本實(shí)用新型優(yōu)選的，頂空瓶的瓶塞為磨口玻璃塞或橡膠塞。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0019](I)本實(shí)用新型的用于頂空一表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，綜合了頂空和表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可以對環(huán)境有機(jī)污染物特別是揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)污染物的快速分析檢測，可以針對復(fù)雜的環(huán)境樣品基質(zhì)進(jìn)行檢測，避免了其他物質(zhì)對表面增強(qiáng)拉曼檢測的干擾。
[0020](2)本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小，成本低，攜帶方便，適用于野外實(shí)時操作。[0021](3)本實(shí)用新型的裝置可以對有機(jī)污染物原位檢測，且檢測快速、準(zhǔn)確，不僅減少了運(yùn)輸和儲存過程對樣品的影響，還可以極大地縮短應(yīng)急和日常環(huán)境分析過程的時間，分析時間短、效率高。
[0022](4)本實(shí)用新型的裝置，取樣、檢測方便，對探針無污染，可重復(fù)使用，操作簡單，便于實(shí)際應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的頂空一表面增強(qiáng)拉曼檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的頂空一表面增強(qiáng)拉曼檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3的頂空一表面增強(qiáng)拉曼檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1中頂空瓶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2中頂空瓶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例3中頂空瓶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]其中:1、計(jì)算機(jī)終端，2、拉曼光譜儀，3、頂空瓶，4、激光器，5、表面增強(qiáng)拉曼探針，
6、激光測試窗口，7、瓶塞，8、橫管，9、豎管，10、插入口。
[0030]圖7是濃度2 X 10-4M的熒蒽溶液用本實(shí)用新型裝置測得的SERS譜圖，其中，
a,b, c三條曲線分別為隨機(jī)3次測試的SERS譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合實(shí)施例來對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍并不局限于【具體實(shí)施方式】中所描述的范圍。
[0032]實(shí)施例中使用的拉曼光譜儀為常規(guī)市購產(chǎn)品，購自海洋光學(xué)亞洲分公司(北京)，型號:Ocean Optics QE65000。
[0033]磁力攪拌器購自鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司，型號:CJB_S。
[0034]磁力加熱攪拌器購自常州榮冠實(shí)驗(yàn)分析儀器廠，型號:78-1。
[0035]實(shí)施例1
[0036]一種用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括拉曼光譜儀2和頂部帶有瓶塞7的頂空瓶3，拉曼光譜儀2包括殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)置有激光器4、光譜儀、控制裝置、顯示裝置和電源，所述控制裝置分別與所述激光器4、光譜儀、顯示裝置和電源連接，所述激光器4和光譜儀分別通過光纖與一拉曼探頭連接，拉曼光譜儀2信號連接在計(jì)算機(jī)終端上1，頂空瓶3內(nèi)插有表面增強(qiáng)拉曼探針5，激光器4的激光探頭位于頂空瓶3外，并與表面增強(qiáng)拉曼探針5插入頂空瓶3內(nèi)的部分相對，激光器4用于激發(fā)樣品表面增強(qiáng)拉曼信號，拉曼光譜儀2用于分光和檢測拉曼信號，計(jì)算機(jī)終端I用于數(shù)據(jù)采集和操縱儀器。
[0037]結(jié)構(gòu)如圖4所示，頂空瓶3側(cè)壁上部連接有橫管8，所述橫管8末端垂直連接有豎管9，豎管9的頂部設(shè)置有激光測試窗口 6，所述激光測試窗口 6為石英窗口，所述的橫管和豎管為表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，表面增強(qiáng)拉曼探針5的針頭形狀為圓盤狀，表面增強(qiáng)拉曼探針5從下至上豎直插入豎管9內(nèi)并且與激光測試窗口 6相對，激光器4的激光探頭與激光測試窗口 6相對。激光器4的激光探頭與表面增強(qiáng)拉曼探針5的針頭之間的距離為8_，頂空瓶3底部設(shè)置磁力攪拌器，通過攪動樣品基質(zhì)，加快待測樣品的揮發(fā)，盡快達(dá)到在樣品基質(zhì)與上方氣相的平衡。頂空瓶3外側(cè)設(shè)置遮光罩，避免測試時外界光線的影響。頂空瓶3內(nèi)徑為20mm,管壁厚度為1.5mm,高度為IOOmm ;豎管9內(nèi)徑為6mm,橫管8內(nèi)徑為3mm,橫管8管長8mm。頂空瓶3的瓶塞7采用磨口玻璃塞，橫管上方豎管的高度為3mm，上述參數(shù)是本領(lǐng)域的技術(shù)人員經(jīng)過長期的實(shí)驗(yàn)摸索得到的。
[0038]檢測時，首先將待測環(huán)境污染物及所屬樣品基質(zhì)放入頂空瓶3中；然后將表面增強(qiáng)拉曼探針5插入頂空瓶3的豎管中并密封頂空瓶3 ;最后打開拉曼光譜儀2檢測樣品表面增強(qiáng)拉曼信號。激光器4從激光測試窗口6的頂端照射表面增強(qiáng)拉曼探針。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)表面增強(qiáng)拉曼探針5與激光器4的距離，得到最佳表面增強(qiáng)拉曼譜圖。待測樣品基質(zhì)可以為液態(tài)基質(zhì)、固態(tài)基質(zhì)、氣態(tài)基質(zhì)，待測樣品可以是揮發(fā)性樣品、半揮發(fā)性樣品或不易揮發(fā)性樣品。
[0039]實(shí)施例2
[0040]如實(shí)施例1所述的用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，不同之處在于，
[0041]頂空瓶3側(cè)壁上部設(shè)置有橫向的插入口 10，該插入口 10為表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，插入口 5設(shè)置在距離頂空瓶瓶底50mm處。所述的表面增強(qiáng)拉曼探針5的針頭形狀為圓盤狀，表面增強(qiáng)拉曼探針5經(jīng)插入口橫向插入頂空瓶3內(nèi)，激光器4的激光探頭與頂空瓶瓶體3內(nèi)表面增強(qiáng)拉曼探針5的針頭相對，激光器4的激光探頭與表面增強(qiáng)拉曼探針5的針頭之間的距離為8_，頂空瓶3的瓶體整體為石英瓶體，此時激光器4從頂空瓶的側(cè)面照射表面增強(qiáng)拉曼探針5，結(jié)構(gòu)如圖2、圖5所示。
[0042]實(shí)施例3
[0043]如實(shí)施例1所述的用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，不同之處在于，
[0044]頂空瓶3的瓶體為是石英瓶體，在頂空瓶頂部的瓶塞上設(shè)置有插入孔，該插入孔為表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，表面增強(qiáng)拉曼探針5穿過插入孔豎直插入頂空瓶3內(nèi)，表面增強(qiáng)拉曼探針5的針頭形狀為針狀，激光器4的激光探頭與頂空瓶3瓶體內(nèi)的表面增強(qiáng)拉曼探針針頭相對。激光器4的激光探頭與表面增強(qiáng)拉曼探針5的針頭之間的距離為8mm，此時激光器4從頂空瓶的側(cè)面照射表面增強(qiáng)拉曼探針5，結(jié)構(gòu)如圖3、圖6所示。
[0045]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神做舉例說明。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似方式替代，這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實(shí)用新型創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，其特征在于，包括拉曼光譜儀和頂部帶有瓶塞的頂空瓶，拉曼光譜儀包括殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)置有激光器、光譜儀、控制裝置、顯示裝置和電源，所述控制裝置分別與所述激光器、光譜儀、顯示裝置和電源連接，所述激光器和光譜儀分別通過光纖與一拉曼探頭連接，拉曼光譜儀信號連接在計(jì)算機(jī)終端上，所述的頂空瓶上設(shè)置有表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭插入接觸結(jié)構(gòu)內(nèi)并與頂空瓶內(nèi)連通，激光器的激光探頭位于頂空瓶外，并與表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭相對，激光器的激光探頭距離表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭6-12_。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，其特征在于，所述的表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭形狀為針狀、圓盤狀或片狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，其特征在于，所述頂空瓶的瓶體為石英瓶體，在頂空瓶頂部的瓶塞上設(shè)置有插入孔，該插入孔為表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，所述的表面增強(qiáng)拉曼探針穿過插入孔豎直插入頂空瓶內(nèi)，所述的表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭形狀為針狀，激光器的激光探頭與頂空瓶瓶體內(nèi)的表面增強(qiáng)拉曼探針針頭相對。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，其特征在于，所述的頂空瓶側(cè)壁上部設(shè)置有橫向的插入口，該插入口為表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，所述的表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭形狀為圓盤狀，表面增強(qiáng)拉曼探針經(jīng)插入口橫向插入頂空瓶內(nèi)，激光器的激光探頭與頂空瓶瓶體內(nèi)表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭相對，所述頂空瓶的瓶體整體為石英瓶體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，其特征在于，所述的插入口設(shè)置在距離頂空瓶瓶底45-60mm處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，其特征在于，所述的頂空瓶側(cè)壁上部連接有橫管，所述橫管末端垂直連接有豎管，豎管的頂部設(shè)置有激光測試窗口，所述激光測試窗口為石英窗口，所述的橫管和豎管為表面增強(qiáng)拉曼探針的接觸結(jié)構(gòu)，所述的表面增強(qiáng)拉曼探針的針頭形狀為圓盤狀，表面增強(qiáng)拉曼探針從下至上豎直插入豎管內(nèi)并且與激光測試窗口相對，激光器的激光探頭與激光測試窗口相對。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，其特征在于，所述的橫管設(shè)置在距尚頂空瓶瓶底45_60mm處,橫管的內(nèi)徑為2_4mm,橫管管的長度6_9mm,豎管的內(nèi)徑為5-6mm,橫管上方豎管的高度為2_4mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，其特征在于，所述的頂空瓶內(nèi)徑為10-50mm，管壁厚度為1.0-1.8mm,高度為30_100mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，其特征在于，在頂空瓶底部設(shè)置有磁力攪拌器或磁力加熱攪拌器，頂空瓶外側(cè)設(shè)置有遮光罩。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頂空-表面增強(qiáng)拉曼檢測的裝置，其特征在于，頂空瓶的瓶塞為磨口玻璃塞或橡膠塞。
【文檔編號】G01N21/65GK203745377SQ201420111996
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】占金華, 荊麗曉, 張曉麗, 張?jiān)讫? 申請人:山東大學(xué)