[发明专利]一种基于拉曼光谱的气体检测设备

说明书

本发明公开了一种基于拉曼光谱的气体检测设备，包括：气体检测室；气体采集模块；拉曼增强基底；基底输送模块；拉曼检测模块；气体清洗模块以及上位机。本发明提供的基于拉曼光谱的气体检测设备能够实现气体的高灵敏度连续检测，通过密封机构和垂直顶伸机构、水平输送机构配合，不仅能够将拉曼增强基底逐一输送至气体检测室下方，同时能够藉由柔性输送带顶压检测箱体实现气体检测室的良好密封；本发明通过采用改进的拉曼增强基底结构，藉由气体吸附粒子层对目标气体的富集作用以及聚合物薄膜对金属纳米粒子与被测样本的隔绝作用，能够显著提升气体拉曼检测的灵敏度，可用于气体的痕量检测。

技术领域

本发明涉及气体检测领域，特别涉及一种基于拉曼光谱的气体检测设备。

背景技术

气体检测需求广泛存在于资源勘探、环境监测、食品安全、生命科学、医学医疗、工业过程控制、节能减排等等许多领域，并且这些领域对气体检测灵敏度和可靠性要求也越来越高。例如，对于一些有害气体（如大量酸性气体：SO₂、Cl₂、ClO₂、HCl、H₂S等）检测、气体泄漏检测还提出了微量/痕量气体的检测功能，目前，通常采用的气体检测方案是采用一些基于气敏材料、电化学手段等为基础的气体检测传感器，这些方案往往存在灵敏度和精度不高的缺陷。

自1928年印度科学家拉曼发现拉曼现象以来，拉曼光谱技术已经得到了极大的发展，其作为一项重要的现代分子光谱技术，已广泛应用于物理、化学、材料、石油、生物、环境、地质、天体等领域，拉曼光谱技术基于拉曼效应，可作为一种有效的检测分析手段。拉曼效应是指一定频率的激光照射到样品表面时，物质中的分子吸收了部分能量，发生不同方式和程度的振动，然后散射出另外频率的光。频率的变化决定于散射物质的特性，不同原子团振动的方式是唯一的，因此可以产生特定频率的散射光，其光谱就称为“指纹光谱”，可以照此原理鉴别出物质的分子种类。所以，藉由拉曼光谱技术可进行物质的检测，如固定物质、气体物质等。例如专利CN203786039U公开的一种固体有源腔增强激光拉曼气体检测装置、专利CN111693504A公开的一种散射信号增强型气体拉曼检测装置等，但这些方案是直接对气体室中的气体进行拉曼检测，存在拉曼散射信号弱，检测灵敏度和精确度不足的缺陷。例如，专利CN112362634A公开了一种病毒气溶胶在线实时监测预警系统及方法，其藉由拉曼光谱技术结合拉曼增强材料进行可实现病毒气溶胶的快速实时检测，主要原理为：病毒气溶胶进入检测室后，与拉曼增强材料层充分接触，然后通过拉曼模块对拉曼增强材料层进行检测；该方案通过拉曼增强技术可提高拉曼散射信号强度，但其仍存在如下不足：若病毒气溶胶中目标物含量很低时，拉曼增强材料层上容易无法吸附足够的目标物，容易导致无法实现目标物的检出。

所以，拉曼技术有望用于气体的高灵敏度检测，但现在缺少可靠的方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于拉曼光谱的气体检测设备。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于拉曼光谱的气体检测设备，包括：

气体检测室，其底部具有敞口；

气体采集模块，其用于将待测气体输送至所述气体检测室；

拉曼增强基底；

基底输送模块，其用于将拉曼增强基底经由所述敞口输送至所述气体检测室内；

拉曼检测模块，其用于在所述拉曼增强基底的配合下对进入所述气体检测室的待测气体进行拉曼检测，以实现待测气体成分的检测；

气体清洗模块，其用于向所述气体检测室内吹入单组分的清洗气体，以对所述气体检测室进行清洗；

以及上位机，其对所述气体采集模块、基底输送模块、拉曼检测模块和气体清洗模块进行控制。

优选的是，所述基底输送模块包括水平输送机构和垂直顶伸机构，所述水平输送机构包括柔性输送带以及用于驱动所述柔性输送带运动的带轮驱动装置；