一种用于顶空—表面增强拉曼检测的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于顶空—表面增强拉曼检测的装置，它包括拉曼光谱仪和顶部带有瓶塞的顶空瓶，拉曼光谱仪内设置有激光器、光谱仪，所述激光器和光谱仪分别通过光纤与一拉曼探头连接，拉曼光谱仪信号连接在计算机终端上，顶空瓶上设置有表面增强拉曼探针的接触结构，表面增强拉曼探针的针头插入接触结构内并与顶空瓶内连通，激光器的激光探头位于顶空瓶外，并与表面增强拉曼探针的针头相对，激光器的激光探头距离表面增强拉曼探针的针头6-12mm。本实用新型的装置可以对环境有机污染物特别是挥发性和半挥发性有机污染物的快速分析检测，可以针对复杂的环境样品基质进行检测，避免了其他物质对表面增强拉曼检测的干扰，且结构简单、体积小，成本低，携带方便，适用于野外实时操作。
【专利说明】—种用于顶空一表面增强拉曼检测的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于顶空一表面增强拉曼检测的装置，属于分析仪器【技术领域】。
【背景技术】
[0002]表面增强拉曼光谱(Surface-enhancedRaman spectroscopy, SERS)作为一种强有力的原位分析技术，不仅可以像普通拉曼光谱一样能够提供分子结构的特征光谱，而且还可以极大的增强被测分子的拉曼信号，通常可以增强6个数量级以上，有时甚至可以达到14个数量级，足以进行单分子检测。表面增强拉曼光谱能得到高分辨振动信号并且可以得到检测物的结构信息，表面增强拉曼散射技术被广泛的应用于生物医学、催化监测、环境监测、检测联用技术和传感器等领域中。表面增强拉曼光谱通常只是对拉曼信号进行检测，而通常环境有机污染物所处的基质成分复杂，其中的很多物质会对表面增强拉曼检测过程造成干扰，从而不能直接利用表面增强拉曼技术进行检测。[0003]顶空气相色谱分析，也有人称之为液上气相色谱，是指对液体或固体中挥发成分的蒸汽相进行气相色谱分析的一种间接测定方法，其基本理论依据是在一定条件下气相和凝聚相(液相或固相)之间存在着分配平衡，气相的组成能反映凝聚相的组成，定量取气体进样测定。顶空气相色谱不但利用了气液平衡形成的有效分离能力，又利用了气相色谱检测仪的高灵敏度和选择性，我们可以把顶空分析看成是一种气相萃取方法，即用气体作“溶剂来萃取样品中的挥发性或半挥发性成分，顶空气相色谱法相对于溶剂提取方法对样品中微量的有机挥发性物质分析具有更高的灵敏度，同时顶空分析法在分析过程中无需采用有机溶剂进行提取，大大减少了对分析人员和环境的危害，因而，顶空分析就是一种理想的样品净化方法，克服了传统的液液萃取里共萃取物的干扰。顶空气相色谱法可以直接得到样品所释放出的气体的化学组成，但在实际应用过程中，顶空气相色谱分析存在以下缺点:I)仪器较大，占据较大的实验室空间，且价格昂贵，成本高，2)取样路径相对较长，操作需传送线，传送线的使用样品存在潜在的携带物及活性点，造成检测不准确；3)顶空进样使用气密针将顶空气体定量的转移入气相色谱仪进样口，为手动进样，重复性差；4)顶空气相色谱对气相色谱条件要求严格，通过顶空取样再进行色谱分析，分析时间长，步骤繁琐。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型提供一种用于顶空一表面增强拉曼检测的装置。本装置可以对环境有机污染物特别是挥发性和半挥发性有机污染物的快速分析检测，分析时间短、效率高，本实用新型的装置体积小，携带方便，可以对有机污染物原位检测，且检测准确。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]一种用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，其特征在于，包括拉曼光谱仪和顶部带有瓶塞的顶空瓶，拉曼光谱仪包括壳体，所述壳体内设置有激光器、光谱仪、控制装置、显示装置和电源，所述控制装置分别与所述激光器、光谱仪、显示装置和电源连接，所述激光器和光谱仪分别通过光纤与一拉曼探头连接，拉曼光谱仪信号连接在计算机终端上，所述的顶空瓶上设置有表面增强拉曼探针的接触结构，表面增强拉曼探针的针头插入接触结构内并与顶空瓶内连通，激光器的激光探头位于顶空瓶外，并与表面增强拉曼探针的针头相对，激光器的激光探头距离表面增强拉曼探针的针头6-12_。
[0007]本本实用新型优选的，所述的表面增强拉曼探针的针头形状为针状、圆盘状或片状。
[0008]本实用新型优选的，所述顶空瓶的瓶体为石英瓶体，在顶空瓶顶部的瓶塞上设置有插入孔，该插入孔为表面增强拉曼探针的接触结构，所述的表面增强拉曼探针穿过插入孔竖直插入顶空瓶内，所述的表面增强拉曼探针的针头形状为针状，激光器的激光探头与顶空瓶瓶体内的表面增强拉曼探针针头相对。
[0009]本实用新型优选的，所述的顶空瓶侧壁上部设置有横向的插入口，该插入口为表面增强拉曼探针的接触结构，所述的表面增强拉曼探针的针头形状为圆盘状，表面增强拉曼探针经插入口横向插入顶空瓶内，激光器的激光探头与顶空瓶瓶体内表面增强拉曼探针的针头相对，所述顶空瓶的瓶体为石英瓶体。
[0010]进一步优选的，所述的插入口设置在距离顶空瓶瓶底45-60mm处。
[0011]本实用新型优选的，所述的顶空瓶侧壁上部连接有横管，所述横管末端垂直连接有竖管，竖管的顶部设置有激光测试窗口，所述激光测试窗口为石英窗口，所述的横管和竖管为表面增强拉曼探针的接触结构，所述的表面增强拉曼探针的针头形状为圆盘状，表面增强拉曼探针从下至上 竖直插入竖管内并且与激光测试窗口相对，激光器的激光探头与激光测试窗口相对。
[0012]进一步优选的，所述的横管设置在距离顶空瓶瓶底45_60mm处，横管的内径为2-4mm,横管管的长度6_9mm,竖管的内径为5_6mm,横管上方竖管的高度为2_4mm。
[0013]本实用新型优选的，所述的顶空瓶内径为10-50mm，管壁厚度为1.0_1.8mm，高度为 30-100mm。
[0014]本实用新型的顶空瓶内径为10-50臟，管壁厚度为1.0-1.8111111，高度为30-100.!，以及横管的内径为2-4mm,横管管的长度6_9mm,竖管的内径为5_6mm,横管上方竖管的高度为2-4_是根据本实用新型的技术任务而特定选择的，是本领域的技术人员经过长期的实验摸索得到的，本实用新型的顶空瓶确保有机污染物原位检测，检测快速、准确。
[0015]本实用新型优选的，在顶空瓶内底部设置有磁力搅拌器或磁力加热搅拌器。
[0016]本实用新型优选的，所述的顶空瓶外侧设置有遮光罩。
[0017]本实用新型优选的，顶空瓶的瓶塞为磨口玻璃塞或橡胶塞。
[0018]本实用新型的有益效果如下:
[0019](I)本实用新型的用于顶空一表面增强拉曼检测的装置，综合了顶空和表面增强拉曼光谱技术的优点，可以对环境有机污染物特别是挥发性和半挥发性有机污染物的快速分析检测，可以针对复杂的环境样品基质进行检测，避免了其他物质对表面增强拉曼检测的干扰。
[0020](2)本实用新型的装置结构简单、体积小，成本低，携带方便，适用于野外实时操作。[0021](3)本实用新型的装置可以对有机污染物原位检测，且检测快速、准确，不仅减少了运输和储存过程对样品的影响，还可以极大地缩短应急和日常环境分析过程的时间，分析时间短、效率高。
[0022](4)本实用新型的装置，取样、检测方便，对探针无污染，可重复使用，操作简单，便于实际应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型实施例1的顶空一表面增强拉曼检测装置结构示意图。
[0024]图2是本实用新型实施例2的顶空一表面增强拉曼检测装置结构示意图。
[0025]图3是本实用新型实施例3的顶空一表面增强拉曼检测装置结构示意图。
[0026]图4是本实用新型实施例1中顶空瓶的结构示意图。
[0027]图5是本实用新型实施例2中顶空瓶的结构示意图。
[0028]图6是本实用新型实施例3中顶空瓶的结构示意图。
[0029]其中:1、计算机终端，2、拉曼光谱仪，3、顶空瓶，4、激光器，5、表面增强拉曼探针，
6、激光测试窗口，7、瓶塞，8、横管，9、竖管，10、插入口。
[0030]图7是浓度2 X 10-4M的荧蒽溶液用本实用新型装置测得的SERS谱图，其中，
a,b, c三条曲线分别为随机3次测试的SERS谱图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合实施例来对本实用新型作进一步说明，但本实用新型所要求保护的范围并不局限于【具体实施方式】中所描述的范围。
[0032]实施例中使用的拉曼光谱仪为常规市购产品，购自海洋光学亚洲分公司(北京)，型号:Ocean Optics QE65000。
[0033]磁力搅拌器购自巩义市予华仪器有限责任公司，型号:CJB_S。
[0034]磁力加热搅拌器购自常州荣冠实验分析仪器厂，型号:78-1。
[0035]实施例1
[0036]一种用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，结构如图1所示，包括拉曼光谱仪2和顶部带有瓶塞7的顶空瓶3，拉曼光谱仪2包括壳体，所述壳体内设置有激光器4、光谱仪、控制装置、显示装置和电源，所述控制装置分别与所述激光器4、光谱仪、显示装置和电源连接，所述激光器4和光谱仪分别通过光纤与一拉曼探头连接，拉曼光谱仪2信号连接在计算机终端上1，顶空瓶3内插有表面增强拉曼探针5，激光器4的激光探头位于顶空瓶3外，并与表面增强拉曼探针5插入顶空瓶3内的部分相对，激光器4用于激发样品表面增强拉曼信号，拉曼光谱仪2用于分光和检测拉曼信号，计算机终端I用于数据采集和操纵仪器。
[0037]结构如图4所示，顶空瓶3侧壁上部连接有横管8，所述横管8末端垂直连接有竖管9，竖管9的顶部设置有激光测试窗口 6，所述激光测试窗口 6为石英窗口，所述的横管和竖管为表面增强拉曼探针的接触结构，表面增强拉曼探针5的针头形状为圆盘状，表面增强拉曼探针5从下至上竖直插入竖管9内并且与激光测试窗口 6相对，激光器4的激光探头与激光测试窗口 6相对。激光器4的激光探头与表面增强拉曼探针5的针头之间的距离为8_，顶空瓶3底部设置磁力搅拌器，通过搅动样品基质，加快待测样品的挥发，尽快达到在样品基质与上方气相的平衡。顶空瓶3外侧设置遮光罩，避免测试时外界光线的影响。顶空瓶3内径为20mm,管壁厚度为1.5mm,高度为IOOmm ;竖管9内径为6mm,横管8内径为3mm,横管8管长8mm。顶空瓶3的瓶塞7采用磨口玻璃塞，横管上方竖管的高度为3mm，上述参数是本领域的技术人员经过长期的实验摸索得到的。
[0038]检测时，首先将待测环境污染物及所属样品基质放入顶空瓶3中；然后将表面增强拉曼探针5插入顶空瓶3的竖管中并密封顶空瓶3 ;最后打开拉曼光谱仪2检测样品表面增强拉曼信号。激光器4从激光测试窗口6的顶端照射表面增强拉曼探针。旋转调节表面增强拉曼探针5与激光器4的距离，得到最佳表面增强拉曼谱图。待测样品基质可以为液态基质、固态基质、气态基质，待测样品可以是挥发性样品、半挥发性样品或不易挥发性样品。
[0039]实施例2
[0040]如实施例1所述的用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，不同之处在于，
[0041]顶空瓶3侧壁上部设置有横向的插入口 10，该插入口 10为表面增强拉曼探针的接触结构，插入口 5设置在距离顶空瓶瓶底50mm处。所述的表面增强拉曼探针5的针头形状为圆盘状，表面增强拉曼探针5经插入口横向插入顶空瓶3内，激光器4的激光探头与顶空瓶瓶体3内表面增强拉曼探针5的针头相对，激光器4的激光探头与表面增强拉曼探针5的针头之间的距离为8_，顶空瓶3的瓶体整体为石英瓶体，此时激光器4从顶空瓶的侧面照射表面增强拉曼探针5，结构如图2、图5所示。
[0042]实施例3
[0043]如实施例1所述的用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，不同之处在于，
[0044]顶空瓶3的瓶体为是石英瓶体，在顶空瓶顶部的瓶塞上设置有插入孔，该插入孔为表面增强拉曼探针的接触结构，表面增强拉曼探针5穿过插入孔竖直插入顶空瓶3内，表面增强拉曼探针5的针头形状为针状，激光器4的激光探头与顶空瓶3瓶体内的表面增强拉曼探针针头相对。激光器4的激光探头与表面增强拉曼探针5的针头之间的距离为8mm，此时激光器4从顶空瓶的侧面照射表面增强拉曼探针5，结构如图3、图6所示。
[0045]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神做举例说明。本实用新型所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似方式替代，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，其特征在于，包括拉曼光谱仪和顶部带有瓶塞的顶空瓶，拉曼光谱仪包括壳体，所述壳体内设置有激光器、光谱仪、控制装置、显示装置和电源，所述控制装置分别与所述激光器、光谱仪、显示装置和电源连接，所述激光器和光谱仪分别通过光纤与一拉曼探头连接，拉曼光谱仪信号连接在计算机终端上，所述的顶空瓶上设置有表面增强拉曼探针的接触结构，表面增强拉曼探针的针头插入接触结构内并与顶空瓶内连通，激光器的激光探头位于顶空瓶外，并与表面增强拉曼探针的针头相对，激光器的激光探头距离表面增强拉曼探针的针头6-12_。
2.根据权利要求1所述的用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，其特征在于，所述的表面增强拉曼探针的针头形状为针状、圆盘状或片状。
3.根据权利要求1或2所述的用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，其特征在于，所述顶空瓶的瓶体为石英瓶体，在顶空瓶顶部的瓶塞上设置有插入孔，该插入孔为表面增强拉曼探针的接触结构，所述的表面增强拉曼探针穿过插入孔竖直插入顶空瓶内，所述的表面增强拉曼探针的针头形状为针状，激光器的激光探头与顶空瓶瓶体内的表面增强拉曼探针针头相对。
4.根据权利要求1或2所述的用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，其特征在于，所述的顶空瓶侧壁上部设置有横向的插入口，该插入口为表面增强拉曼探针的接触结构，所述的表面增强拉曼探针的针头形状为圆盘状，表面增强拉曼探针经插入口横向插入顶空瓶内，激光器的激光探头与顶空瓶瓶体内表面增强拉曼探针的针头相对，所述顶空瓶的瓶体整体为石英瓶体。
5.根据权利要求4所述的用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，其特征在于，所述的插入口设置在距离顶空瓶瓶底45-60mm处。
6.根据权利要求1或2所述的用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，其特征在于，所述的顶空瓶侧壁上部连接有横管，所述横管末端垂直连接有竖管，竖管的顶部设置有激光测试窗口，所述激光测试窗口为石英窗口，所述的横管和竖管为表面增强拉曼探针的接触结构，所述的表面增强拉曼探针的针头形状为圆盘状，表面增强拉曼探针从下至上竖直插入竖管内并且与激光测试窗口相对，激光器的激光探头与激光测试窗口相对。
7.根据权利要求6所述的用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，其特征在于，所述的横管设置在距尚顶空瓶瓶底45_60mm处,横管的内径为2_4mm,横管管的长度6_9mm,竖管的内径为5-6mm,横管上方竖管的高度为2_4mm。
8.根据权利要求1所述的用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，其特征在于，所述的顶空瓶内径为10-50mm，管壁厚度为1.0-1.8mm,高度为30_100mm。
9.根据权利要求1所述的用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，其特征在于，在顶空瓶底部设置有磁力搅拌器或磁力加热搅拌器，顶空瓶外侧设置有遮光罩。
10.根据权利要求1所述的用于顶空-表面增强拉曼检测的装置，其特征在于，顶空瓶的瓶塞为磨口玻璃塞或橡胶塞。
【文档编号】G01N21/65GK203745377SQ201420111996
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】占金华, 荆丽晓, 张晓丽, 张云龙 申请人:山东大学