[发明专利]现场隐形指纹显示及其内含物质测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及室内外现场隐形指纹显示及其内含物质测定的近深紫外拉曼光谱仪。

背景技术

目前采集指纹的方法是喷万能胶或其它催化剂拍照或上石膏复制到实验室分析，手续复杂,速度很慢，并且由于异物覆盖会破坏指纹；若指印在野外，尤其是在阳光下的隐形指纹，现场拍照十分困难；因此近年来也有用紫外光照射拍照的，因为在紫外太阳光大都被臭氧层吸收掉了，强度很弱；但是所用的紫外灯波长不可能很短，波段不可能很窄，因此阳光干扰仍然存在，对比度仍不够高。此外，不管是哪种方法都只能看到图像，无法测出手指接触过的物质.也有人想用表面增强近红外或可见光拉曼光谱仪测指纹,但首先要把指纹转移到纳米金属粉做的表面增强芯片才能测,这是一项很难的工作,对隐形指纹往往无法实现,节使能转移指纹也或多或少被破坏掉了,嫌疑犯可拒绝作为法庭可接受的犯罪证据；此外,近红外或可见光拉曼因严重的阳光和环境光干扰根本无法在室外现场不屏蔽的使用,必须把指纹采到实验室才能测量。因此,刑侦和司法部门急需一种仪器,它要既能在室内外现场不接触的不加任何增强剂或催化剂的拍出隐形指纹知道他/她是谁,又要能快速正确的测出手指接触过的物质(爆炸品、毒品、血液成份等)知道他/她犯过什么罪，并能把图像和数据及GPS确定的地点无线传到公安局快速破案，然而这种仪器目前世界上还不存在；本发明要解决的正是这个难题，所用的方法是能在阳光下作快速无损测量的近深紫外成像拉曼光谱仪。

拉曼光谱(Raman spectra)是一种散射光谱。1928年,C.V.Raman(拉曼)在做实验时发现，当光穿过透明介质被分子散射的光由于获取或损失能量会发生频率变化，这一现象称之为拉曼散射。在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率υ₀相同的成分称为瑞利散射；频率对称分布在υ₀两侧的谱线或谱带υ₀±υ₁称为拉曼散射或拉曼光谱，其中υ₀-υ₁的散射叫斯托克斯散射，容易发生,硏究较多；υ₀+υ₁的散射叫反斯托克斯散射，不易发生,硏究较少。任何物质由原子和分子组成，它们在不停的振动和转动，拉曼光谱分析法可用来探测物质分子的振动和转动谱，而分子的振动和转动谱是唯一的，相当于物质的指纹，因此通过拉曼光谱的分析可以准确的判别不同物质的成分，比一般的宽谱光谱仪要准确得多；并且拉曼光谱的位置不随激光波长和环境变化而变化,具有唯一性；其应用范围遍及材料、化学、物理、生物和医学等几乎所有领域，对于定性分析、定量分析和测定分子结构都有很大价值。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^-27(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，使信噪比很低；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,目前的拉曼光谱仪由于使用波长较长的近红外或可见光激光,很难激发拉曼,因此大多采用显微镜结构的共焦系统，只能照明几个微米的物体，探测几个毫米的距离，探测整个目标必须用显微镜作长时间扫描，体积大费用高；由于现有拉曼光谱仪一般没有成像系统，也无法观察和记录所要探测的目标。所以现有的近红外和可见光拉曼光谱仪存在一种或多种以下缺点：

(1)灵敏度太低,只能探测毫克级的物质；

(2)拉曼无共振效应去大幅度提高灵敏度；

(3)拉曼与荧光重叠在一起,光谱分不开,干扰严重；

(4)无灵敏度更髙的荧光通道可以利用；

(5)无成像通道,系统校准困难，并且目标难于观察和定位；

(6)探测距离太近,无法把物体直接放在显微镜下测量；

(7)探测点太小,要很长时间去扫描整个目标；

(8)需要将目标作人工采样后才能测量,无法作现场不接触分析；

(9)容易受阳光和环境光干扰,无法作不屏蔽测量；

(10)近红外和可见激光容易损坏操作人员的视网膜。

发明内容