手持型拉曼光谱检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种拉曼光谱检测装置，尤其涉及一种手持型拉曼光谱检测装置。

背景技术：

拉曼光谱是指入射光经样品反射后频率发生变化而形成的光谱，不同的物质具有不同的拉曼光谱，因此拉曼光谱分析法可以用于对物质进行定性及鉴别，在各行各业都有着广泛的应用。

为了方便在多种场合随时随地进行样品检测，现有技术中出现了多种手持式的拉曼光谱检测装置。这些手持式的拉曼光谱检测装置可供使用者双手或单手握持，然后对样品进行检测。

在拉曼光谱检测装置的检测过程中，激光器所发出的激光投射至样品表面后，样品激发产生拉曼光，随后该拉曼光被CCD阵列光谱仪检测从而得到样品的拉曼光谱。一般的实验室条件下，样品可以放置在专用的载台上，通过载台来调节样品与透镜之间的距离，当透镜的焦点位于样品上时，透镜就能够将激光有效地会聚至样品上从而让样品接收的激光强度最大，进而获得更强的拉曼信号光。

但是，在手持式的拉曼光谱检测装置中则无法进行这样的调节，因此在使用这样的手持式拉曼光谱检测装置时，样品常常与透镜的焦点错开从而无法得到强度理想的拉曼信号光，其结果就是手持式的拉曼光谱检测装置的检测灵敏度较低。

技术实现要素：

为解决上述问题，提供一种能够在测定时将样品置于透镜焦点位置的手持式的拉曼光谱检测装置，本实用新型采用了如下技术方案：

本实用新型提供了一种手持型拉曼光谱检测装置，用于对样品进行拉曼光谱检测，其特征在于，包括：壳体；激光器，设置在壳体内；拉曼探头，用于将激光器发射的激光投射至样品的表面从而获得该样品的拉曼散射光，该拉曼探头包括用于将激光会聚至样品上的透镜；CCD阵列光谱仪，用于对拉曼散射光进行检测从而得到拉曼光谱；控制模块，用于对拉曼探头及CCD阵列光谱仪的检测过程进行控制；以及存储模块，其中，壳体上与透镜相对应的位置上设置有鼻锥构件，用于接触样品并让透镜会聚后的激光投射至样品表面。

本实用新型提供的手持型拉曼光谱检测装置，还可以具有如下技术特征：其中，鼻锥构件包括：第一鼻锥部，呈空心圆柱形，安装在壳体的表面上；第二鼻锥部，呈空心圆锥台形，底端安装在第一鼻锥部上；以及样品接触环部，设置在第二鼻锥部的顶端，第一鼻锥部、第二鼻锥部和样品接触环部的中心轴线相同，并且该中心轴线通过透镜的焦点。

本实用新型提供的手持型拉曼光谱检测装置，还可以具有如下技术特征：其中，中心轴线与样品接触环部的顶面所在平面的交点与透镜的焦点重合。

本实用新型提供的手持型拉曼光谱检测装置，还可以具有如下技术特征：包括第一摄像头，设置在鼻锥部近旁。

本实用新型提供的手持型拉曼光谱检测装置，还可以具有如下技术特征：包括第二摄像头，设置在壳体的正面上。

本实用新型提供的手持型拉曼光谱检测装置，还可以具有如下技术特征：其中，壳体的正面上安装有触摸显示屏，用于对拉曼光谱进行显示，同时让使用者通过该触摸显示屏进行操作。

本实用新型提供的手持型拉曼光谱检测装置，还可以具有如下技术特征：其中，壳体上设置有至少三个物理按键，该三个物理按键分别与控制模块连通，物理按键中的一个为电源开关键。

本实用新型提供的手持型拉曼光谱检测装置，还可以具有如下技术特征：包括电池仓，设置在壳体内用于安装电池，该电池仓具有用于固定电池的内仓门和用于封闭电池仓的外仓门。

本实用新型提供的手持型拉曼光谱检测装置，还可以包括：扬声器，设置在壳体的正面上，用于播报语音提示；以及LED提示灯，设置在壳体的正面上。

本实用新型提供的手持型拉曼光谱检测装置，还可以具有如下技术特征：包括GPS模块，用于进行GPS定位。

实用新型作用与效果

根据本实用新型提供的手持型拉曼光谱检测装置，由于壳体上设置有鼻锥构件，该鼻锥构件位于与透镜相对应的位置上，因此能够在接触样品后让透镜会聚后的激光有效地投射至样品表面，使得样品接收到足够强度的激光，从而提高检测灵敏度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的手持型拉曼光谱检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的手持型拉曼光谱检测装置的光路示意图；

图3为本实用新型实施例的鼻锥构件结构示意图；

图4为鼻锥构件抵接样品时的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例来说明本实用新型的具体实施方式。

<实施例>

图1为本实用新型实施例的手持型拉曼光谱检测装置的结构示意图。

如图1所示，本实用新型的手持型拉曼光谱检测装置100包括壳体10、激光器11、拉曼探头12、CCD阵列光谱仪13、电池仓14、鼻锥构件15、第一摄像头16、控制模块以及存储模块(控制模块和存储模块图中未示出)。

在本实施例中，壳体10呈长方体形，其顶面上设置有鼻锥构件15以及第一摄像头16。其中，第一摄像头16位于鼻锥构件15的近旁，用于在拉曼光谱检测的同时对样品的图像信息进行采集(例如，通过拍照、录像等方式采集样品的外观图像信息)、样品信息识别(例如二维码或条纹码识别)或拍照等。

壳体10的正面安装有触摸显示屏10A，用于进行显示并让使用者通过该触摸显示屏10A进行操作。触摸显示屏10A的下方壳体10部位上还设置有三个物理按键10B，该三个物理按键分别与控制模块连通，让使用者还能够通过该三个物理按键10B进行操作。其中一个物理按键10B作为电源开关，直接控制装置整体电源的接通或断开，另外两个物理按键10B则让使用者根据实际需要自行设置。

拉曼探头12设置在壳体10内靠近顶部的位置，激光器11的波长为785nm，该激光器11设置在拉曼探头12的下方；CCD阵列光谱仪13设置在壳体10内的中部位置，电池仓14设置在壳体10内的底部位置。

本实施例中，手持型拉曼光谱检测装置100还包括第二摄像头17、扬声器18以及LED提示灯19，该三个部件均设置在壳体10的顶面上，也就是说该三个部件与触摸显示屏10A位于壳体10的同一个面上。

其中，第二摄像头17的功能与第一摄像头16相同，具体使用哪一个摄像头可以通过触摸显示屏10A来选择。扬声器18用于进行语音播报，例如提示检测开始、检测结束、播报检测结果等。LED提示灯19为三色LED灯，通过显示不同的颜色来提示装置的工作状态(例如待机、检测中、检测结束)。

另外，本实施例的手持型拉曼光谱检测装置100还包括一个GPS模块(图中未示出)，用于进行定位。通过GPS模块的定位功能可以获取检测样品时操作人员所处的位置信息，并让该位置信息通过触摸显示屏10A进行显示，或将该位置信息与样品的图像信息、识别信息和检测结果等信息对应地进行存储。

图2为本实用新型实施例的手持型拉曼光谱检测装置的光路示意图。

如图2所示，拉曼探头12包括第一准直透镜121、窄带滤光片122、二向色镜123、第二滤光片124、第二准直透镜125以及透镜126；CCD阵列光谱仪13包括狭缝131、第一滤光片132、第一凹面反射镜133、光栅134、第二凹面反射镜135、柱面透镜136以及CCD阵列检测器137。

激光器11发射的激光经过第一准直透镜121准直后再被窄带滤光片122滤光提高单色性，随后投射至二向色镜123表面。该二向色镜124能够对波长785nm左右的激光进行反射，并对其他波长的光进行透过，因此激光器11所发射的激光被反射，经过透镜126会聚后，并通过鼻锥构件15后到达样品S表面。

图3为本实用新型实施例的鼻锥构件结构示意图。

如图3所示，鼻锥构件15包括第一鼻锥部151、第二鼻锥部152和样品接触环部153。

其中，第一鼻锥部151呈空心圆柱形，安装在壳体10的表面上；第二鼻锥部152呈空心圆锥台形，其底端安装在第一鼻锥部151的顶端上；样品接触环部153为环形，设置在第二鼻锥部152的顶端上。第一鼻锥部151、第二鼻锥部152和样品接触环部153为一体形成的结构，因此实际上该鼻锥构件15整体呈底端直径大、顶端直径略小的结构，并且其顶端部位具有由样品接触环部153的顶面形成的圆环面。

上述鼻锥构件15中，第一鼻锥部151、第二鼻锥部152和样品接触环部153共轴，也就是说该三者的中心轴线相同，均为轴线a。轴线a与样品接触环部153的顶面所在平面α的交点为A，该点A是样品接触环部153的顶面圆环面的圆心，同时也是透镜126的焦点。

图4为鼻锥构件抵接样品时的剖视图。

如图4所示，对样品S进行拉曼光谱检测时，先将鼻锥构件15对准样品S，并用样品接触环部153抵住样品S的表面。由于点A位于样品接触环部153顶面圆环面的中心，因此此时A点也处于样品S的表面，透镜126会聚的激光就能够正好通过焦点位置投射至样品S表面，使到达样品S表面的激光光强最大。

如图2所示，激光在样品S表面产生反映样品S成分的拉曼光，该拉曼光通过鼻锥构件15回到透镜126，随后穿过透镜126回到二向色镜125处。拉曼光继续穿过二向色镜125，在第二滤光片124上被初步滤除杂散光，再被第二准直透镜125会聚形成返回光并到达CCD阵列光谱仪13的狭缝131处。

返回光通过狭缝131后，先被第一滤光片132进一步滤除杂散光，随后投射至第一凹面反射镜133上。第一凹面反射镜133将该返回光反射至光栅134，使得返回光在光栅134上被分光形成拉曼信号光，并随后投射至第二凹面反射镜135上。第二凹面反射镜135将拉曼信号光反射至柱面透镜136上进行光增强，并让经过光增强的拉曼信号光到达CCD阵列检测器137进行成像。

控制模块对上述过程中激光器11以及CCD阵列检测器137等部件的运行进行控制，并对CCD阵列检测器137成像所产生的信号进行处理从而生成样品S的拉曼光谱，进一步通过触摸显示屏10A对该拉曼光谱进行显示；存储模块对该拉曼光谱以及样品S的图像信息、识别信息等进行存储。

电池仓14设置在壳体10内，用于安装电池并为上述部件进行供电。如图1所示，在本实施例中，电池仓14具有内仓门141和外仓门142，内仓门141用于固定电池和安装电极，外仓门142用于封闭电池仓14，起到防尘防水的作用。

实施例作用与效果

根据本实施例提供的手持型拉曼光谱检测装置，由于壳体上设置有鼻锥构件，该鼻锥构件位于与透镜相对应的位置上，因此能够在接触样品后让透镜会聚后的激光有效地投射至样品表面，使得样品接收到足够强度的激光，从而提高检测灵敏度。

在本实施例中，鼻锥构件具有用于接触样品的样品接触环部，透镜的焦点位于该样品接触环部的顶面圆环面的圆心，因此在抵接样品后样品透镜的焦点恰好位于样品表面上，能够使到达样品表面的激光强度最高，进一步提高了灵敏度。

鼻锥构件顶端的为样品接触环部圆环形结构，因此即使样品表面凹凸不平，该样品接触环部也能够紧密抵接样品表面，减少其与样品接触部位的漏光现象，避免杂光产生干扰。由于鼻锥构件呈顶端直径小、底端直径大的结构，因此样品凹凸不平的表面所产生的斜向反射光也能够通过该鼻锥构件的内表面反射回壳体内部并到达透镜处，从而达到更好的收光效果，让回到光路的拉曼光更多。

另外，本实施例的手持型拉曼光谱检测装置还具有两个摄像头，能够对样品的图像信息进行采集，对样品的识别信息进行获取，还能够用于进行拍照(例如，通过拍照来获取操作人员的外貌信息等)，因此在存储模块存储时能够将样品的拉曼光谱与该样品的图像信息、识别信息以及操作人员信息一同对应地存储起来，方便查找及核对。该两个摄像头所处的位置不同，具体使用哪一个可以通过触摸显示屏来选择，因此能够按照需求进行切换，使用方便。

本实施例的手持型拉曼光谱检测装置具有GPS模块，能够对装置整体进行定位，方便获取检测时所处的位置信息并让位置信息与样品的其他信息对应，让样品的采集过程中所获取的相关信息更加完整。

本实施例的手持型拉曼光谱检测装置还具有扬声器及LED提示灯，因此能够对装置的工作状态进行语音提示和灯光提示，避免操作人员在未检测完成时就移开样品或发生其他误操作。

本实施例中，电池仓还具有外仓门和内仓门，这样的双门结构能够更好地固定电池，防止移动过程中电池移位。

上述实施例仅用于说明本实用新型的具体实施方式，本实用新型的手持型拉曼光谱检测装置不限于上述实施例描述的范围。

例如，上述实施例中，透镜的焦点同时也是样品接触环部的顶面圆环面的圆心，即该焦点与圆心是重合的；但在本实用新型中，该焦点与圆心也可以略微错开，以使在测量具有弧形表面的物体时能够让样品表面的点与焦点重合。进一步，在上述实施例中，鼻锥构件是固定在壳体上的，但为了便于对不同表面的物体均能够实现测量，该鼻锥构件也可以是可拆卸的，在测量不同物体时更换与该物体表面形状适应的鼻锥构件即可。

另外，上述实施例中，手持型拉曼光谱检测装置具有存储模块来对样品的图像信息、识别信息、位置信息及拉曼光谱进行存储，但在本实用新型中还可以用通信模块来对这些信息进行传输。在这些相关信息传输出去后，检测装置的信息中心还能够对手持型拉曼光谱检测装置的位置分布、检测情况进行统计，便于掌握检测装置的整体使用情况。