一种高精度拉曼光谱爆炸物识别仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于物质分析技术领域，尤其是涉及一种高精度拉曼光谱爆炸物识别仪。
【背景技术】
[0002]当今世界，反恐反暴已经成为保障人民安居乐业和国家经济社会正常运转的重要内容。恐怖和暴力袭击中，爆炸物因为其强大的破坏力，属于各国严格防范的物品。为了公共安全等安全目的，在机场、车站等公共场所以及其它特定场所进行爆炸物检测越来越彰显出其必要性。
[0003]目前常用的爆炸物探测技术有探测炸药本身(如离子迀移谱)，有探测引爆装置(如金属探测)，还有探测爆炸物形状(如单能X光)，当然也有能同时探测炸药和包裹形状(如双能X光)。其中炸药探测有痕量炸药和常量炸药探测之分，痕量炸药探测是通过分析炸药挥发出来的蒸气或者残留在物体表面的炸药颗粒来实现，而常量炸药探测所需的炸药有一定质量和体积，一般通过炸药的等效原子序数、密度、外形特征等方式来实现。
[0004]被激光束击中的物质(例如爆炸物或管制药品)将会反射或者散射大部分接收光。所述反射和散射光将主要具有与接收光相同的波长，但是一些散射光将是波长偏移的，这就是“拉曼散射”光。包括多个波长的光的该散射光的分布被称作“拉曼光谱”。
[0005]因此，以与其他光谱类似的方式，对于每一种物质(或者更精确地说对于每一种类型的分子)的拉曼光谱包括一条或多条波长带/线，并且是特定于分子的。拉曼光谱中的每一条带或线都对应于分子中的一种振动模式。由于对于每一种分子的唯一拉曼光谱，因此可以通过将所测量的拉曼光谱与参考光谱进行比较而识别出物质。
[0006]申请号为CN200980151015.5的发明专利申请公开了一种检测系统，用于确定对象是否包含确切种类的物质或分子。但是，该检测系统是对痕量的爆炸物等危险品进行的特定设计，而对一般情形下的爆炸物识别而言，采用这种系统的成本过高。
[0007]申请号为CN200680011539.0的发明专利申请公开了一种沉积、检测和鉴别威胁物质的系统，其将威胁物质样品沉积在基底上，在威胁物质样品沉积在基底的同时，鉴别威胁物质。但是，该系统由于涉及到沉积的原理，使其应用范围受到限制，因此，虽然其精度较高，但不适于地铁等公共场所的检测。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种便携式拉曼光谱爆炸物识别仪，解决一般的拉曼光谱识别仪信号弱、信噪比低等问题。本发明的技术方案如下:
[0009]一种高精度拉曼光谱爆炸物识别仪，包括控制/显示模块、控制/采集电路、激光器、镜头、瑞利滤光模块、分光模块、多通道检测器和输入/输出端口，所述激光器，用以提供样品的激发光源；所述镜头，用以聚焦所述的激光器的光照射至样品上，并用以收集样品的反射光；所述瑞利滤光模块，用以将所述的镜头的反射光中的瑞利散射光滤除；所述多通道检测器，用以将光信号转换成电信号。
[0010]进一步地，所述镜头101采用数字微镜元件阵列。
[0011]进一步地，所述的数字微镜元件阵列由数字微镜元件阵列驱动模块驱动。
[0012]进一步地，所述的数字微镜元件阵列在现场可编程门阵列控制模块控制下，调节微镜角度为二个角度:+10°或-10°。
[0013]进一步地，所述分光模块包括光学器件组，该光学器件组包括两个被同向放置的1/4波片、一个检偏器，以及一个干涉器件。
[0014]进一步地，所述分光镜205为消偏振分光棱镜。
[0015]进一步地，多通道检测器为光电二极管、光电倍增管、InGaAs探测器、C⑶或CMOS。
[0016]进一步地，所述光学器件组中还包括变焦透镜。
[0017]进一步地，所述变焦透镜能够被设置在光路上两个I/.4波片的前面。
[0018]进一步地，所述的数字微镜元件阵列由数字微镜元件阵列驱动模块驱动，该驱动模块内采用DMD配套的驱动芯片，数字微镜元件阵列驱动模块与现场可编程门阵列控制模块连接，数据及控制信号由现场可编程门阵列控制模块给出，以使数字微镜元件阵列在一定频率下按预定编码迅速变换微镜角度，经光栅分光后的光谱照射在DMD数字微镜阵列上实现调制。
[0019]本发明的爆炸物识别仪能够以较低的成本，实现对爆炸物进行高精度的识别，且适用于广大公共场所，应用前景广阔。
【附图说明】
[0020]图1是本发明高精度拉曼光谱爆炸物识别仪的结构示意图。
[0021]图2是空间分光物质检测仪的光路结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]本发明所提供的高精度拉曼光谱爆炸物识别仪100包括:控制/显示模块101、控制/采集电路102、激光器103、镜头104、瑞利滤光模块105、分光模块106、多通道检测器107和输入/输出端口 108，所述激光器，用以提供样品的激发光源；所述镜头，用以聚焦所述的激光器的光照射至样品上，并用以收集样品的反射光；所述瑞利滤光模块，用以将所述的镜头的反射光中的瑞利散射光滤除；所述多通道检测器，用以将光信号转换成电信号。
[0023]如图1所示，操作者首先可以通过控制/显示模块101输入检测指令，即可控制控制/采集电路102启动激光器103。激光器103输出某一波长的激发光109，激发光109通过镜头104聚焦到待检测样品112上，样品112上会散射出瑞利散射光110 (波长与激发光109相同)和拉曼散射光111 (波长与激发光109不同)。瑞利散射光110和拉曼散射光111 一同由镜头104收集进入物质检测仪100，在经过瑞利滤光模块105时瑞利散射光110会无法透过，只透过对物质检测有用的拉曼散射光111。拉曼散射光111由于通常包含一个或多个不同波长的光成分，因此拉曼散射光111需要经过分光模块106进行分光，使不同波长的光成分在空间上分开或时序地分开。被分光后的拉曼散射光111由多通道检测器107转化为电信号，电信号会反馈给控制/采集电路102。控制/采集电路102对电信号进行处理分析后，最终将结果传输到控制/显示模块101上反馈给操作者。同时，操作者还可以通过使用计算机连接输入/输出模块108来操作该高精度拉曼光谱爆炸物识别仪100。在这种高精度拉曼光谱爆炸物识别仪100中使用的激光器103可以是各种可见和近红外、紫外光的激光器，比如532nm、785nm、808nm或1064nm等波长的激光器。上述控制/采集电路102是现场可编程门阵列(FPGA)控制模块。
[0024]所述镜头101采用数字微镜元件(DMD)阵列。所述的数字微镜元件阵列由数字微镜元件阵列驱动模块驱动，该驱动模块内采用DMD配套的驱动芯片，数字微镜元件阵列驱动模块与现场可编程门阵列控制模块连接，数据及控制信号由现场可编程门阵列控制模块给出，以使数字微镜元件阵列在一定频率下按预定编码迅速变换微镜角度，经光栅分光后的光谱照射在DMD数字微镜阵列上实现调制。
[0025]优选地，所述的数字微镜元件阵列在现场可编程门阵列控制模块控制下，调节微镜