[发明专利]微小型激光荧光光谱仪及光谱检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量仪器技术领域，尤其涉及一种体积小、携带方便、灵敏度高、造价低的微小型激光荧光光谱仪及光谱检测方法。

背景技术

激光诱导荧光技术是一种采用激光作为激发光源的荧光检测技术，具有分析精度高、测量范围大、速度快等优点，已经发展成为一种十分重要且有效的光谱分析检测手段。其应用范围遍及工业、农业、生命科学、环境科学、材料科学、食品科学等诸多领域。目前为满足现场快速检测及民用的需要，仪器的发展趋向于智能化、微型化、集成化、芯片化和系统工程化，国际上已经报道了多种小型化、轻量化的光谱检测仪器。

目前激光诱导荧光光谱探测仪器仍存在体积大、成本高、售价昂贵等问题，一般在实验室内使用，不适合现场快速检测，大大限制了其大面积推广应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种体积小、携带方便、灵敏度高、造价低的微小型激光荧光光谱仪及光谱检测方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提出了一种微小型激光荧光光谱仪，包括激光发射系统、分光系统、探测系统和数据处理系统，其中所述激光发射系统、分光系统以及探测系统集成在壳体内，在所述壳体的前端面上开设有两个通孔，分别记做第一通孔和第二通孔，所述激光发射系统包括相连接的激光器以及激光控制电源，所述激光器射出的激光经由所述第一通孔射出，所述激光控制电源连接至USB集线器，所述USB集线器连接至设置在所述壳体上的USB接口，在所述壳体内沿着从所述第二通孔入射光的传播方向依次设有分光系统、会聚镜头以及探测系统；所述探测系统连接至所述USB集线器，所述USB接口还与数据处理系统相连接。

优选的是，所述分光系统采用光栅或棱镜色散结构。

优选的是，所述探测系统采用阵列探测器，所述阵列探测器采用高灵敏阵列CCD或CMOS。

优选的是，在所述分光系统前端放置长波通滤光片。

优选的是，将所述激光器相对于分光系统光轴倾斜放置，使所述激光器形成的激光发射光路与所述分光系统光轴形成小于90°的夹角。

优选的是，将所述激光器相对于分光系统光轴平行放置，在所述壳体的前端经连接件设置平面反射镜，使所述激光器射出的激光经所述平面反射镜进行反射，该反射激光的光路与分光系统光轴形成小于或者等于90°的夹角。

优选的是，将所述激光器相对于分光系统光轴平行放置，在所述第一通孔处设置第一光纤接口，在所述第二通孔处设置第二光纤接口，采用Y型光纤，所述Y型光纤的两端分别与所述第一光纤接口和第二光纤接口相连接，其第三端用于放置在待检测样品的检测位置处。

本发明的上述方案的有益效果在于上述微小型激光荧光光谱仪体积小、携带方便、灵敏度高、造价低；可对不同形状、不同放置方式的固体及液体待检测样品进行检测；其不仅可以应用于科研、工业生产、环保等部门检测，还可以推广到普通家庭对水质、食用油、白酒、农药、食品等进行安全检测，对于光谱仪器民用化普及推广具有重要意义。

本发明还提出了一种基于上述微小型激光荧光光谱仪的光谱检测方法，所述方法包括以下步骤： 步骤1、将待检测样品置于所述微小型激光荧光光谱仪的前端； 步骤2、使所述激光器输出脉冲方式的激光； 步骤3、当有激光照射待检测样品时，待检测样品受激光照射激发产生荧光； 步骤4、包含背景光信号的激光诱导荧光信号被所述分光系统色散为不同波长的单色光，所述单色光经会聚镜头后由探测系统接收按波长依次排列的光谱； 步骤5、所述探测系统将上述光谱信号传输至所述数据处理系统中； 步骤6、当无激光照射待检测样品时，包含环境的背景光信号被所述分光系统色散为不同波长的单色光，所述单色光经会聚镜头后由探测系统接收按波长依次排列的光谱； 步骤7、所述探测系统将上述光谱信号传输至所述数据处理系统中； 步骤8、所述数据处理系统将步骤5和步骤7中的相邻两帧光谱信号进行相减处理，即可获得扣除背景光信号干扰的光谱信号，并将得到的光谱曲线进行显示； 步骤9、重复步骤3至步骤8，实现快速实时显示扣除背景光后的光谱测量曲线。

其中在所述步骤3和步骤4之间还设有步骤31，通过长波通滤光片，滤除待检测样品散射的激光干扰信号。

附图说明

图1示出了本发明所涉及的微小型激光荧光光谱仪的一种结构示意图。

图2示出了本发明所涉及的微小型激光荧光光谱仪的另一种结构示意图。

图3示出了本发明所涉及的微小型激光荧光光谱仪的再一种结构示意图。

图4示出了本发明所涉及的微小型激光荧光光谱仪检测不同食用油的检测结果图。