一種高精度拉曼光譜爆炸物識(shí)別儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物質(zhì)分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高精度拉曼光譜爆炸物識(shí)別儀。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界，反恐反暴已經(jīng)成為保障人民安居樂業(yè)和國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要內(nèi)容?？植篮捅┝σu擊中，爆炸物因?yàn)槠鋸?qiáng)大的破壞力，屬于各國嚴(yán)格防范的物品。為了公共安全等安全目的，在機(jī)場、車站等公共場所以及其它特定場所進(jìn)行爆炸物檢測越來越彰顯出其必要性。
[0003]目前常用的爆炸物探測技術(shù)有探測炸藥本身(如離子迀移譜)，有探測引爆裝置(如金屬探測)，還有探測爆炸物形狀(如單能X光)，當(dāng)然也有能同時(shí)探測炸藥和包裹形狀(如雙能X光)。其中炸藥探測有痕量炸藥和常量炸藥探測之分，痕量炸藥探測是通過分析炸藥揮發(fā)出來的蒸氣或者殘留在物體表面的炸藥顆粒來實(shí)現(xiàn)，而常量炸藥探測所需的炸藥有一定質(zhì)量和體積，一般通過炸藥的等效原子序數(shù)、密度、外形特征等方式來實(shí)現(xiàn)。
[0004]被激光束擊中的物質(zhì)(例如爆炸物或管制藥品)將會(huì)反射或者散射大部分接收光。所述反射和散射光將主要具有與接收光相同的波長，但是一些散射光將是波長偏移的，這就是“拉曼散射”光。包括多個(gè)波長的光的該散射光的分布被稱作“拉曼光譜”。
[0005]因此，以與其他光譜類似的方式，對于每一種物質(zhì)(或者更精確地說對于每一種類型的分子)的拉曼光譜包括一條或多條波長帶/線，并且是特定于分子的。拉曼光譜中的每一條帶或線都對應(yīng)于分子中的一種振動(dòng)模式。由于對于每一種分子的唯一拉曼光譜，因此可以通過將所測量的拉曼光譜與參考光譜進(jìn)行比較而識(shí)別出物質(zhì)。
[0006]申請?zhí)枮镃N200980151015.5的發(fā)明專利申請公開了一種檢測系統(tǒng)，用于確定對象是否包含確切種類的物質(zhì)或分子。但是，該檢測系統(tǒng)是對痕量的爆炸物等危險(xiǎn)品進(jìn)行的特定設(shè)計(jì)，而對一般情形下的爆炸物識(shí)別而言，采用這種系統(tǒng)的成本過高。
[0007]申請?zhí)枮镃N200680011539.0的發(fā)明專利申請公開了一種沉積、檢測和鑒別威脅物質(zhì)的系統(tǒng)，其將威脅物質(zhì)樣品沉積在基底上，在威脅物質(zhì)樣品沉積在基底的同時(shí)，鑒別威脅物質(zhì)。但是，該系統(tǒng)由于涉及到沉積的原理，使其應(yīng)用范圍受到限制，因此，雖然其精度較高，但不適于地鐵等公共場所的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種便攜式拉曼光譜爆炸物識(shí)別儀，解決一般的拉曼光譜識(shí)別儀信號(hào)弱、信噪比低等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種高精度拉曼光譜爆炸物識(shí)別儀，包括控制/顯示模塊、控制/采集電路、激光器、鏡頭、瑞利濾光模塊、分光模塊、多通道檢測器和輸入/輸出端口，所述激光器，用以提供樣品的激發(fā)光源；所述鏡頭，用以聚焦所述的激光器的光照射至樣品上，并用以收集樣品的反射光；所述瑞利濾光模塊，用以將所述的鏡頭的反射光中的瑞利散射光濾除；所述多通道檢測器，用以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
[0010]進(jìn)一步地，所述鏡頭101采用數(shù)字微鏡元件陣列。
[0011]進(jìn)一步地，所述的數(shù)字微鏡元件陣列由數(shù)字微鏡元件陣列驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)。
[0012]進(jìn)一步地，所述的數(shù)字微鏡元件陣列在現(xiàn)場可編程門陣列控制模塊控制下，調(diào)節(jié)微鏡角度為二個(gè)角度:+10°或-10°。
[0013]進(jìn)一步地，所述分光模塊包括光學(xué)器件組，該光學(xué)器件組包括兩個(gè)被同向放置的1/4波片、一個(gè)檢偏器，以及一個(gè)干涉器件。
[0014]進(jìn)一步地，所述分光鏡205為消偏振分光棱鏡。
[0015]進(jìn)一步地，多通道檢測器為光電二極管、光電倍增管、InGaAs探測器、C⑶或CMOS。
[0016]進(jìn)一步地，所述光學(xué)器件組中還包括變焦透鏡。
[0017]進(jìn)一步地，所述變焦透鏡能夠被設(shè)置在光路上兩個(gè)I/.4波片的前面。
[0018]進(jìn)一步地，所述的數(shù)字微鏡元件陣列由數(shù)字微鏡元件陣列驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)采用DMD配套的驅(qū)動(dòng)芯片，數(shù)字微鏡元件陣列驅(qū)動(dòng)模塊與現(xiàn)場可編程門陣列控制模塊連接，數(shù)據(jù)及控制信號(hào)由現(xiàn)場可編程門陣列控制模塊給出，以使數(shù)字微鏡元件陣列在一定頻率下按預(yù)定編碼迅速變換微鏡角度，經(jīng)光柵分光后的光譜照射在DMD數(shù)字微鏡陣列上實(shí)現(xiàn)調(diào)制。
[0019]本發(fā)明的爆炸物識(shí)別儀能夠以較低的成本，實(shí)現(xiàn)對爆炸物進(jìn)行高精度的識(shí)別，且適用于廣大公共場所，應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明高精度拉曼光譜爆炸物識(shí)別儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是空間分光物質(zhì)檢測儀的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明所提供的高精度拉曼光譜爆炸物識(shí)別儀100包括:控制/顯示模塊101、控制/采集電路102、激光器103、鏡頭104、瑞利濾光模塊105、分光模塊106、多通道檢測器107和輸入/輸出端口 108，所述激光器，用以提供樣品的激發(fā)光源；所述鏡頭，用以聚焦所述的激光器的光照射至樣品上，并用以收集樣品的反射光；所述瑞利濾光模塊，用以將所述的鏡頭的反射光中的瑞利散射光濾除；所述多通道檢測器，用以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
[0023]如圖1所示，操作者首先可以通過控制/顯示模塊101輸入檢測指令，即可控制控制/采集電路102啟動(dòng)激光器103。激光器103輸出某一波長的激發(fā)光109，激發(fā)光109通過鏡頭104聚焦到待檢測樣品112上，樣品112上會(huì)散射出瑞利散射光110 (波長與激發(fā)光109相同)和拉曼散射光111 (波長與激發(fā)光109不同)。瑞利散射光110和拉曼散射光111 一同由鏡頭104收集進(jìn)入物質(zhì)檢測儀100，在經(jīng)過瑞利濾光模塊105時(shí)瑞利散射光110會(huì)無法透過，只透過對物質(zhì)檢測有用的拉曼散射光111。拉曼散射光111由于通常包含一個(gè)或多個(gè)不同波長的光成分，因此拉曼散射光111需要經(jīng)過分光模塊106進(jìn)行分光，使不同波長的光成分在空間上分開或時(shí)序地分開。被分光后的拉曼散射光111由多通道檢測器107轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)會(huì)反饋給控制/采集電路102。控制/采集電路102對電信號(hào)進(jìn)行處理分析后，最終將結(jié)果傳輸?shù)娇刂?顯示模塊101上反饋給操作者。同時(shí)，操作者還可以通過使用計(jì)算機(jī)連接輸入/輸出模塊108來操作該高精度拉曼光譜爆炸物識(shí)別儀100。在這種高精度拉曼光譜爆炸物識(shí)別儀100中使用的激光器103可以是各種可見和近紅外、紫外光的激光器，比如532nm、785nm、808nm或1064nm等波長的激光器。上述控制/采集電路102是現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)控制模塊。
[0024]所述鏡頭101采用數(shù)字微鏡元件(DMD)陣列。所述的數(shù)字微鏡元件陣列由數(shù)字微鏡元件陣列驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)采用DMD配套的驅(qū)動(dòng)芯片，數(shù)字微鏡元件陣列驅(qū)動(dòng)模塊與現(xiàn)場可編程門陣列控制模塊連接，數(shù)據(jù)及控制信號(hào)由現(xiàn)場可編程門陣列控制模塊給出，以使數(shù)字微鏡元件陣列在一定頻率下按預(yù)定編碼迅速變換微鏡角度，經(jīng)光柵分光后的光譜照射在DMD數(shù)字微鏡陣列上實(shí)現(xiàn)調(diào)制。
[0025]優(yōu)選地，所述的數(shù)字微鏡元件陣列在現(xiàn)場可編程門陣列控制模塊控制下，調(diào)節(jié)微鏡