具有自动保护功能的远程微型拉曼光谱仪的制作方法

1.本实用新型涉及一种光学检测仪器技术领域，更具体地说，它涉及具有自动保护功能的远程微型拉曼光谱仪。


背景技术：

2.拉曼光谱被称为分子指纹谱，可以对样品进行快速、准确的分析。拉曼光谱应用广泛，可以应用于食品、安全、矿物、环境、化学、材料、生物等多个领域。当前，拉曼光谱的重要性逐渐被大家认识，其应用也越来越广泛。
3.现有的利用拉曼光谱检测的拉曼光谱仪包括一个激光器、光谱分析仪以及拉曼探头，激光器与光谱分析仪分别连接于拉曼探头；其工作原理为：拉曼探头将接收到的激光器输出的某一波长的激光照射在待测物上，并将采集的待测物在该激光的照射下激发出的拉曼散射光传输至光谱分析仪，光谱分析仪分析出该待测物的拉曼光谱结果和分析结果。
4.拉曼光谱识别物质的能力依赖于拉曼光谱分析仪的分辨率。分辨率与光谱分析仪的焦距、光栅刻线数等有关。一般情况下，为了提高分辨率，需要采用焦距足够大的拉曼光谱分析仪，这时整套系统的体积必然会增大，从而丧失了便携性。
5.目前，公告号为cn209327218u的中国专利公开了一种拉曼光谱仪，它利用腔体将激光快速传导分散出去，由此，采集以及分光成像光路都集中在一个腔体内，大大缩减空间尺寸，使用反射式的光栅能够缩小光谱仪的体积，提高了仪器的便携性。
6.但是，上述拉曼光谱仪缺少安全保护功能，在检测过程中，一方面激光可能照射到人体表面造成意外伤害，另一方面，针对未知待测物的检测时，长时间近距离接触危险样品可能会对人体造成伤害。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种具有自动保护功能的远程微型拉曼光谱仪，该装置体积小、能够单手持握，具有探测到活体时自动切断激光的自动保护功能，能够实现远程控制。
8.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
9.一种具有自动保护功能的远程微型拉曼光谱仪，包括壳体，所述壳体可单手持握，所述壳体的内部形成腔体；拉曼探头，所述拉曼探头设置于所述壳体的一侧，所述拉曼探头的表面贴合待测物的表面；激光器，所述激光器设置于所述壳体内；还包括用于光谱分析的光学组件、用于探测人体的激光切断保护装置、用于远程控制光谱仪的无线通信装置，所述光学组件、所述激光切断保护装置和所述无线通信装置均设置于所述壳体内。
10.采用上述技术方案，通过可单手持握的壳体结构，使得装置具有良好的便携性，方便工作人员携带和操作；通过集成在壳体内的光学组件，能够准确的测量待测物中有害物质的含量；激光切断保护装置的设置，可以在测量待测物时探测活体物体，并自动关闭激光器电源，防止激光对人体造成伤害；通过设置无线通信装置，可以实现仪器的远程控制，针
对未知危险待测物的检测时，有利于工作人员在安全距离控制仪器进行检测，最大程度保证安全。
11.进一步，所述无线通信装置为设置于所述壳体内的蓝牙芯片和/或wifi芯片。
12.其有益效果在于：蓝牙芯片和wifi芯片具有功耗低、传输速度快和远程连接方便等特点，设置在壳体内的蓝牙芯片或者wifi芯片，可以实现仪器与手机、平板等终端的无线互连通信，通过手机、平板等终端设备实现仪器的远程控制。
13.进一步，所述激光切断保护装置为设置于所述壳体内的红外传感装置，所述红外传感装置的靠近所述拉曼探头的一端延伸到所述壳体外。
14.其有益效果在于：红外传感装置具有测量精度高、损耗低和性能稳定的特点，能够及时准确的感应移动、活体物体，探测到人体后自动切断激光器的电源，保护人体免受激光照射损伤。
15.进一步，所述壳体的腔体内可拆卸设置有光谱盒，所述光学组件设置于所述光谱盒内。
16.其有益效果在于：通过设置可拆卸光谱盒，将光学组件安装在光谱盒内对应的位置之后，再将整个光谱盒放置在壳体的腔体内，使壳体内部的结构模块化，有利于缩小仪器的体积，方便拆装和维护。
17.进一步，所述光学组件包括依次设置于所述光谱盒的二向色镜、中继透镜组和检测装置，所述二向色镜沿所述拉曼探头方向倾斜45度设置于所述激光器的正上方，所述拉曼探头内设置有聚焦透镜。
18.其有益效果在于：二向色镜设置在激光器的正上方，方便接收激光器发出的入射激光，并通过45度反射形成平行光会聚到拉曼探头内；中继透镜组实现拉曼散射光信号的聚焦和增强，并将增强和聚焦后的光线聚集到检测装置后实现检测；聚焦透镜有利于将二向色镜反射后的分散的平行光进行聚焦后照射到待测物的表面。
19.进一步，所述壳体的顶端设置有指示灯组件。
20.其有益效果在于：指示灯组件的设置，可用于指示仪器工作状态、无线连接状态、电池电量状态等多种状态，直观的显示仪器的工作状态，提高仪器的实用性。
21.进一步，所述壳体为枪式结构，所述壳体包括握持部和检测部。
22.其有益效果在于：采用人体工学设计的枪式结构，方便持握；持握部和检测部模块化设计，缩小仪器的体积，提高了仪器的便携性。
23.进一步，所述壳体内位于握持部的一端可拆卸设置有充电电池，所述壳体内靠近所述充电电池的端部设置有充电接口。
24.其有益效果在于：充电电池可以储备一定的电力，满足外出携带时仪器的电力供应，充电电池设置为可拆卸的结构，方便更换和安装；充电接口的设置不仅为仪器提供电源供应，而且能够外接电子设备，扩展仪器的功能性。
25.进一步，所述充电电池为3.5ah的充电锂电池，所述充电接口为type-c转接口，所述充电接口内设置有type-c防尘塞。
26.其有益效果在于：3.5ah充电锂电池不仅体积小、重量轻，而且容量高，方便内置到仪器中，便于携带；type-c转接口可以正反随便插，传输速度更快，设置type-c转接口不仅可以为仪器充电，而且可以外接usb设备，实现数据传输，增强仪器的功能性；防尘塞的设
置，能够防止灰尘进入仪器内部，增强仪器的工作稳定性。
27.进一步，所述壳体的表面靠近所述拉曼探头的一侧设置有pogo pin连接器。
28.其有益效果在于：pogo pin连接器具有小尺寸、高密度和轻重量的特点，pogo pin连接器具有很好的弹力，能够实现电子产品的精密连接，应用在本方案中可用于连接和识别不同的采样附件，提高仪器的适用范围和安全性能。
29.综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
30.1.本实用新型采用模块化的结构设计，简化了仪器的内部构造，方便安装和维护，同时，枪式壳体结构更加符合单手持握的操作，方便携带；
31.2.本实用新型通过设置激光自动切断装置和无线通信装置，在探测到活体时能够自动切断激光，并且能够实现远程无线控制，有利于防止造成意外伤害，提高仪器的安全性能；
32.3.本实用新型通过设置的指示灯组件可以实时显示仪器的工作状态，充电电池和充电接口的设置能够满足仪器持续工作时的电力供应、pogo pin连接器方便仪器外接扩展功能模块，增加了仪器的功能性和实用性。
附图说明
33.图1为本实施例的内部结构示意图；
34.图2为本实施例的光谱盒的分解状态的结构示意图；
35.图3是本实施例的光学组件的光路流程图；
36.图4是本实施例的右视图；
37.图5是本实施例的后视图。
38.图中：1、壳体；2、拉曼探头；3、激光器；4、光学组件；5、激光切断保护装置；6、待测物；7、检测部；8、握持部；9、光谱盒；10、聚焦透镜；11、二向色镜；12、中继透镜组；18、检测装置；20、pogo pin连接器；21、led灯板；22、导光件；23、充电电池；24、充电接口；25、type-c防尘塞；26、电源总开关；27、激光激发开关。
具体实施方式
39.下面结合附图及实施例，对本实用新型进行详细描述。
40.本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
41.如图1所示，一种具有自动保护功能的远程微型拉曼光谱仪，包括壳体1、拉曼探头2、激光器3、用于光谱分析的光学组件4（参考图2）、用于探测人体的激光切断保护装置5、用于远程控制光谱仪的无线通信装置。
42.壳体1采用人体工学设计，设置为可单手持握的枪式结构，壳体1的内部形成腔体，壳体1的构造可以分为检测部7（参考图5）和握持部8（参考图5），握持部8为工作人员持握的部位，检测部7的腔体内设置有可拆卸的光谱盒9，光谱盒9的盒体外壁与壳体1的内壁连接。
43.如图2和图3所示，拉曼探头2设置在壳体1靠近待测物6的一端，作用是探测样品；检测时，拉曼探头2与待测物6的表面接触，使激光聚焦到待测物6的表面收集拉曼信号；拉
曼探头2内设置有聚焦透镜10，聚焦透镜10采用凸面镜，能够将入射激光聚焦后照射到待测物6的表面。
44.如图1所示，激光器3的作用是为仪器提供单色光源，激光器3设置在光谱盒9内靠近拉曼探头2的一侧，本实施例中的激光器3采用785nm激光器。
45.如图2和图3所示，光学组件4设置在壳体1内的光谱盒9中，光学组件4包括依次设置在光谱盒9内的二向色镜11、中继透镜组12和检测装置18，其中，二向色镜11设置在激光器3的正上方，二向色镜11沿拉曼探头2的方向倾斜45度设置，中继透镜组12设置在二向色镜11的后端；检测时，激光器3发射的单色激光经二向色镜11反射后由聚焦透镜10聚焦于待测物6，待测物6产生的拉曼光经聚焦透镜10接收准直后透射二向色镜11，由中继透镜组12聚焦于检测装置18，本实施例中的检测装置18采用cmos图像传感器。
46.如图1和图4所示，激光切断保护装置5设置在壳体1内靠近拉曼探头2的一侧，它的作用是探测到人体后自动切断激光，起到保护人体的作用，本实施例中的激光切断保护装置5为红外传感装置，红外传感装置内设置有中央处理器，红外传感装置可以探测到人体发出的红外线，并输出电信号给中央处理器，通过中央处理器控制激光器3关闭，从而切断激光保护人体。
47.如图1所示，无线通信装置设置在壳体1内的电路板上，作用是远程控制仪器进行检测，无线通信装置可以采用蓝牙芯片和/或wifi芯片，本实施例中采用蓝牙芯片，蓝牙芯片发送信号到手机或平板等远程控制终端，远程控制终端接收信号并做出控制指令，远程控制仪器进行检测。
48.如图4所示，壳体1的表面靠近拉曼探头2的一侧设置有pogo pin连接器20，pogo pin连接器20可根据测量的需要连接和识别不同的采样附件，例如:当需要延长采样镜头，使操作人员远离未知危险待测物6时，可以通过pogo pin连接器20连接对应的采样附件，完成待测物6的采样和信号收集工作。
49.如图1和图2所示，壳体1的顶部设置有指示灯组件，本实施例中的指示灯组件采用led灯板21和导光件22实现亮灯提示功能，led灯板21设置在壳体1内部，led灯板21的底部连接在光谱盒9上，导光件22设置在led灯板21的上方，接通电源后，指示灯组件的亮灯颜色和闪烁变化可以指示仪器的开机状态、无线连接状态、电池电量状态、应急状态等多种状态，例如：亮灯蓝色指示仪器正常工作，亮灯绿色指示电池电量正常，亮灯黄色指示电池电量不足，亮灯红色闪烁指示激光自动切断等。
50.如图1所示，壳体1内位于握持部8（参考图5）的一端可拆卸的安装有充电电池23，本实施例中的充电电池23采用3.5ah的充电锂电池；壳体1内靠近充电电池23的一端的端部设置有充电接口24，充电接口24采用type-c转接口，充电接口24内设置有type-c防尘塞25。
51.本实用新型的工作原理如下：
52.工作时，操作人员按电源总开关26后开机，按激光激发开关27后打开激光器3，将拉曼探头2抵至待测物6的表面，此时，激光器3发出的单色激光，经过二向色镜11、聚焦透镜10会聚到待测物6的表面发生拉曼散射，散射光经过光学组件4处理后形成拉曼光谱，通过对光谱进行分析得出检测结果完成检测；在测量过程中，激光切断保护装置5能够在其探测范围内探测人体的存在，探测到人体时，激光切断保护装置5控制激光器3关闭，防止激光对人体带来伤害；当待测物6为未知危险物时，操作人员放置好仪器后，可以通过仪器内部的
无线通信装置连接远程控制终端，实现安全距离外控制仪器。
53.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。