一种拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置的制作方法

1.本实用新型属于检测领域，尤其涉及一种拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置。


背景技术：

2.离子迁移谱技术，离子迁移谱法采用放射性物质射线(α或者β射线)或者无源电离方法(紫外电离、高压放电电离等)使其并在水分子和氧气作用下电离并与气态被检测分子形成离子团簇。在电场的作用下，这些产物离子通过周期性开启的离子门进入迁移区。在迁移区中，离子一方面从电场获得能量作定向漂移,另一方面与逆向流动的中性迁移气体分子不断碰撞而损失能量，由于这些产物离子的质量、所带电荷、碰撞截面和空间构型各不相同,故在电场中各自迁移速率不同,使得不同的离子到达探测器上的时间不同而得到分离。根据特定物质的特定迁移率不同，即可定性并半定量地判断被检测物地成分。
3.另一方面，拉曼光谱技术，1928年印度物理学家拉曼发现了光的拉曼散射效应，样本可以产生与入射光频率不同的散射光谱，拉曼散射谱线与入射光波长无关，该光谱是由于物质化学键的振动、转动等效应产生的，与被测物质的化学组成结构具有非常强的相关性，能够反映分子结构的特性，因此拉曼光谱是一种分子振动光谱。基于拉曼光谱检测的设备便于小型化，可检测物质多，在存在标准物质光谱的情况下可检测的物质可达上万种，因此特别适合进行快速筛查检测。通过对拉曼光谱的分析和离子迁移谱的分析，可以对样品中的易挥发性物质和难挥发物质进行检测，评估被检测物质的混合物成分，实现对被测试物质的精准检测，提高匹配的准确性。
4.目前现有的气相色谱质谱联用设备采集的方式是将液态和固态挥发性有毒有害物质，以气体形式吸附富集，随后通过瞬间加热脱附使所有物质进入色谱柱，通过色谱柱的程序升温过程分离纯化每个组分并使每个组分单独进入质谱设备产生例子碎片通过已有物质库进行比对，得到每种物质名称。这种设备体积较大，重量一般接近或者大于20kg，长宽均超过40厘米，每次检测时间约为3
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5分钟，并且需要消耗大量的高纯氦气耗材，由于需要对色谱柱加热，能量消耗也较大，并且需要根据被测物质的不同调整升温的速度和目标温度。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置。
6.本实用新型提供的一种拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置，包括：采样器、离子化区域、离子收集器、激光准直与聚焦器、光谱仪和支持电路，其中：
7.所述采样器用于采集待检测样品挥发的气体，并将所述气体按照预设比例稀释得到第二气体；
8.所述离子化区域连接所述采样器，用于将所述第二气体离子化得到离子团簇，并将所述离子团簇在电场和迁移气流的作用下通过离子门迁移至离子收集器；
9.所述离子收集器连接所述离子化区域，用于收集所述离子团簇的离子电荷，并根据所述离子电荷生成离子迁移数据，并将所述离子迁移数据输出至支持电路；
10.所述激光准直与聚焦器连接所述采样器，用于对所述待检测样品进行激光照射，得到拉曼散射光；
11.所述光谱仪连接所述激光准直与聚焦器，用于作用所述拉曼散射光，生成光谱数据，并将所述光谱数据输出至所述支持电路；
12.所述支持电路连接所述离子收集器和所述光谱仪，用于得到所述待检测样品的名称。从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：本实用新型提供了一种拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置，通过一体化的结构同时对待检测样品进行拉曼检测和离子迁移谱检测，检测不需要使用耗材，不需要发杂预处理步骤，可以检测多种物态的被测物，不需要程序控温，能量消耗低，提高了检测速度，没有预设参数，操作简单，且体积小，便于携带。
附图说明
13.图1为本实用新型实施例提供的一种拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置的结构框架示意图；
14.图2为本实用新型实施例提供的另一种拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置的结构示意图。
具体实施方式
15.本实用新型实施例提供了一种拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置，解决了当前的气相色谱质谱联用设备需要消耗大量的高纯氦气耗材，由于需要对色谱柱加热，能量消耗也较大，并且需要根据被测物质的不同调整升温的速度和目标温度的问题。
16.为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.请参阅图1本实用新型提供的一种拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置的结构示意图所示。
18.如图1所示，提供了一种拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置的结构框架示意图，包括：采样器100、离子化区域200、离子收集器300、激光准直与聚焦器400、光谱仪500和支持电路600，其中：
19.采样器100用于采集待检测样品挥发的气体，并将气体按照预设比例稀释得到第二气体；
20.离子化区域200连接采样器100，用于将第二气体离子化得到离子团簇，并将离子团簇在电场和迁移气流的作用下通过离子门迁移至离子收集器300；
21.离子收集器300连接离子化区域200，用于收集离子团簇的离子电荷，并根据离子电荷生成离子迁移数据，并将离子迁移数据输出至支持电路600；
22.激光准直与聚焦器400连接采样器100，用于对待检测样品进行激光照射，得到拉曼散射光；
23.光谱仪500连接激光准直与聚焦器400，用于作用拉曼散射光，生成光谱数据，并将光谱数据输出至支持电路600；
24.支持电路600连接离子收集器300和光谱仪500，用于得到待检测样品的名称。
25.其中，支持电路600的功能可以通过现有结构实现，例如，型号为stm32f405的芯片可以实现根据离子迁移数据和光谱数据得到物质的组分。
26.本实施例提供的一种拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置，通过一体化的结构同时对待检测样品进行拉曼检测和离子迁移谱检测，检测不需要使用耗材，不需要发杂预处理步骤，可以检测多种物态的被测物，不需要程序控温，能量消耗低，提高了检测速度，没有预设参数，操作简单，且体积小，便于携带。
27.如图2所示，提供了一种更为具体的拉曼光谱与离子迁移谱联合检测装置的结构示意图，图中的点虚线为气路，点线虚线为光路，箭头所指向的方向是气路流动的方向，下面结合图2对本方案作进一步说明。
28.可选地，在一些可能的实施方式中，采样器包括空气进气口1、挥发性物质采样器2、挥发性物质与空气混合器3和被测样品装载器12；
29.空气进气口1和挥发性物质采样器2分别与挥发性物质与空气混合器3连通，挥发性物质与空气混合器3与离子化区域连通，挥发性物质采样器2还与被测样品装载器12连通，被测样品装载器12还与激光准直与聚焦器13连通。
30.可选地，在一些可能的实施方式中，空气进气口1中还设置有过滤器。
31.可选地，在一些可能的实施方式中，离子化区域包括：离子化源4、离子化腔5、离子门6和离子迁移室7，其中：
32.离子化源4设置于离子化腔5的内部，用于将第二气体离子化后得到离子团簇；
33.离子化腔5分别与挥发性物质与空气混合器3和离子迁移室7连通，用于隔绝外部气体和环境，提供电场作用使不同电性的离子团簇分离；
34.离子门6设置于离子化腔5和离子迁移室7之间，通过周期性地切换门电场方向，使聚集的离子团蔟在同一时间进入离子迁移室7，并将中性分子和迁移气从离子化腔5排出；
35.离子迁移室7设置于离子门6的后侧，用于利用恒定电场加速离子团簇至离子收集器并为迁移气流提供气流通道，并通入迁移气使中性分子从离子门6排出。
36.可选地，在一些可能的实施方式中，离子收集器包括：法拉第盘8、法拉第盘连接器9和电流放大电路10，其中：
37.法拉第盘8设置于离子迁移室7的后部，用于收集离子团簇的离子电荷，得到电信号；
38.法拉第盘连接器9连接法拉第盘8，用于将电信号输出至电流放大电路10；
39.电流放大电路10连接法拉第盘连接器9，用于放大电信号，得到离子迁移数据，并将离子迁移数据输出至支持电路27。
40.可选地，在一些可能的实施方式中，激光准直与聚焦器13包括：激光光源17、反射镜18、二相色镜15、第一透镜14、第二透镜16和小孔19；
41.激光光源17用于产生激光；
42.反射镜18设置于激光光源17的光路上，用于反射激光，使激光反射至二向色镜；
43.二相色镜15设置于激光光源17的光路上，用于反射激光使激光通过第一透镜14射入被测样品装载器12，并使激光照射待检测样品后产生的拉曼信号透射通过；
44.第一透镜14设置于二相色镜15和被测样品装载器12之间，用于使激光聚焦照射待检测样品产生拉曼散射光，并作用拉曼散射光形成平行光；
45.第二透镜16设置于二相色镜15与小孔19之间，用于聚焦平行光；
46.小孔19设置于第二透镜16与光谱仪20之间，用于将聚焦后的平行光传输至光谱仪20。
47.可选地，在一些可能的实施方式中，光谱仪20包括：第一球面镜23、光栅22、第二球面镜21、电荷耦合器24、信号线25和光谱信号处理器26；
48.第一球面镜23设置于小孔19与光栅22之间，用于反射聚焦后的平行光，使平行光射向光栅22；
49.光栅22设置于第一球面镜23与第二球面镜21之间，用于将第一球面镜23反射的平行光在空间上分辨波长，使分辨波长后的平行光射向第二球面镜21；
50.第二球面镜21设置于光栅22与电荷耦合器24之间，用于反射光栅22折射的光至电荷耦合器24；
51.电荷耦合器24用于根据接收到的发射光生成电荷耦合信号；
52.信号线25连接电荷耦合器24和光谱信号处理器26，用于将电荷耦合信号转换为光谱数据，并将光谱数据传送至支持电路27。
53.可选地，在一些可能的实施方式中，还包括分子筛11；
54.分子筛11设置于离子化区域的外部，用于净化离子化区域内的迁移气流，并与离子化区域形成闭循环气路。
55.可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
56.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。