一种用于危爆物检测的拉曼探头的制作方法

本发明涉及用于危爆物检测的拉曼探头在实际操作过程中的优点和技术革新，具体地说是一种可以检测危险物及爆炸物的拉曼激光探头。

背景技术：

目前，已经确认了危险物及爆炸物也有其独特的拉曼光谱信号。然而，许多危险物、爆炸物具有深色吸光、易引燃、易爆炸等特性，现有的激光识别技术对于这种危爆物已被证明是最难以辨认的。由于危爆物由于材质特殊具有非常强的吸收光性，大部分的拉曼激光识别所需的信号被样品所吸收，导致检测不准确或无法完成。同时具有引燃或爆炸的特性，导致激光检测过程中会存在危险，因此检测不准确或无法完成检测任务。一般的拉曼激光的信号由于热导而导致特殊危爆物产生变化，甚至出现冒烟，从而被进一步遮蔽，使得拉曼信号非常弱。

为了减少在检测危爆物上由于激光诱导产生的有害变化，有人试验降低在危爆测试物表面上的激光功率密度。降低激光功率密度的方法之一是降低总的激光功率照射。但为了积累足够的信号用于识别，信号采集时间需要按比例增加。显然，这种方法在快速鉴定法中并不适用。

另一种减少的激光的功率密度的方法是增加的激光光斑照射面积。实验已经表明，当1瓦特的总激光功率在波长为800nm的激光光点的大小，照射危爆物样品时，为避免激光诱导危爆物样品产生有害变化，需要增加40倍激光光斑照射面积。同时，还需将收集光纤束的接受面积增加40倍。从技术的角度来看，这几乎是不可能实现的。因为，仅扩大激光光斑大小而不改变光学组件，会导致用于样品收集的纤维束被光学信号装得过满，同样减少了所采集到的信号的强度。

综上所述，有必要找到一种使用改进后的拉曼探头对危爆物进行识别的快速而有效的方法。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于危爆物检测的拉曼探头，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明使用方便，操作简单，设计新颖，实用性强。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于危爆物检测的拉曼探头，所述拉曼探头主体内装配一个带弹簧的支架，所述支架上装配一个物镜，所述物镜支架由电机驱动，所述电机的输出端与物镜连接。

进一步，所述动态物镜与物镜支架之间通过弹簧连接，所述物镜支架通过偏心轴与电机（直流）的输出端连接。

进一步，所述动态物镜装配在物镜支架的中心，所述物镜支架的偏心轴孔装配在由电机驱动的轴上。

进一步，所述动态物镜的振动频率为0.1—100赫兹，振动振幅<2.5毫米。

进一步，所述动态物镜运动的线性速度在0.1—100厘米/秒之间。

进一步，所述动态物镜转动的速度在0.1和100圈/秒之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：因本发明提添加了带弹簧的支架、物镜以及电机，该设计可以收集被照射区域样本的平均拉曼信号，尤其是当样品的化学成分成非均匀分布的时候；使激光焦点面积的平均功率密度可以减少100倍，不会诱导被测危爆物样品发生有害变化，本发明使用方便，操作简单，设计新颖，实用性强。

附图说明

图1为本发明拉曼探头物镜结构的示意图；

图2为本发明拉曼探头动态物镜另一种结构的示意图；

图3为物镜处于动态时不影响拉曼信号的收集效率示意图；

图4为当动态物镜偏离了中心轴时，激光光束和拉曼信号的通路示意图；

图5为本发明的动态物镜激光光束和拉曼信号的通路示意图；

附图标记中：f1：固定物镜；f：动态物镜；1：全息限波滤波器；2：激光放大器；3：电机；4：物镜支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种用于危爆物检测的拉曼探头，拉曼探头主体内装配一个带弹簧的支架4，支架4上装配一个物镜f，物镜支架4由电机3驱动，电机3的输出端与物镜f连接。

动态物镜f与物镜支架4之间通过弹簧连接，物镜支架4通过偏心轴与电机3的输出端连接，动态物镜f装配在物镜支架4的中心位置，物镜支架4的偏心轴孔装配在由电机3驱动的轴上，动态物镜f的振动频率为0.1—100赫兹，振动振幅<2.5毫米，动态物镜f运动的线性速度在0.1—100厘米/秒之间，动态物镜f转动的速度在0.1和100圈/秒之间。

本发明在工作时：图中：(0，0，0）为动态物镜固定点；(0，0，l)为焦点；(0，0，f)和(a，0，f)为激发震源点；(a，0，0）为动态物镜移动点；2a为增大振幅后的焦点。

实施例1

从图1中可知，在拉曼探头主体内装配一个带弹簧的支架4，支架上装配一个物镜f，物镜f与物镜支架4之间通过弹簧连接，物镜支架4通过偏心轴，由直流电机3驱动，作横向或竖向运动，且动态物镜f的振动频率为0.1—100赫兹,振动振幅<2.5毫米，动态物镜f运动的线性速度在0.1—100厘米/秒之间。

实施例2

从图2中可知，在拉曼探头主体内装配一个带弹簧的支架4，支架上装配一个物镜f，动态物镜f装配在物镜支架4的中心，物镜支架4的偏心轴孔装在由电机3驱动的轴上，动态物镜f转动的速度在0.1和100圈/秒之间。

本发明的关键点是，动态物镜f在x-y平面上随机的，或规律的运动，对增加激光照射区域具有相同的效应。动态物镜f的运动幅度，或运动方式可因不同样品的特征而进行调节。这里不需要修改其他的光学系统设计来收集拉曼信号并仍然保持相同的信号收集效率。本发明通过限制动态物镜f的活动幅度，激光光斑尺寸可以很容易地改变。

由图3可知，动态物镜f是放置在(0，0，0)，二级管激光光束由动态物镜f在焦点(0，0，f)平行集中，拉曼信号由动态物镜f的激发震源点(0，0，f)聚焦，并通过全息限波滤波器固定物镜f1到光纤束于焦点(0，0，l)。

由图4可知，当物镜f移动到(a，0，0)时，拉曼信号从激发震源点(a，0，f)通过动态物镜f集中在(a，0，0)，拉曼信号仍然从固定物镜f1集中在同一点的焦点(0，0，l)上，换句话说，无论动态物镜f怎么移动，只要是在同一垂直平面，拉曼信号始终收集于焦点(0，0，l)。

由图4和5可知，当动态物镜f是垂直的振动于光轴的平面上时，由于动态物镜f的运动会被保持在x和y轴方向，激光在样品表面所形成的聚焦点也会因与动态物镜f的同步运动而发生相应改变。随着振动幅度的增加，对动态物镜f扫描区域的焦点面积将会增加，采用随机、或规律的振幅物镜在x和y方向，激光点的运动将有效分散在目标样品的表面，结果，在激光焦点面积里的平均功率密度可以相应地减少，直到它低于激光可诱导有害变化的临界值。

激光从信号源运行到样品后反射回到收集光纤的时间小于1毫秒(如果焦距f<15厘米)，如果振动频率为50赫兹和振动振幅是<2.5毫米，在这1毫秒的时间内，动态物镜f由于振动振幅小于1纳米，这意味着通过动态物镜f和固定物镜f1将采集到的达到同一焦点(0，0，l)的拉曼信号不会由于动态物镜f的机械运动被削弱。结果是当振动频率0.1—100赫兹、振动振幅<2.5毫米时，使动态物镜f从0.5mm到激光点直径5毫米时产生等效，而其功率密度减少了100倍，同样，当动态物镜运动的线性速度在0.1—100厘米/秒之间时、动态物镜转动的速度在0.1和100圈/秒之间时，拉曼信号不会由于动态物镜f的机械运动被削弱，使动态物镜f从0.5mm到激光点直径5毫米时产生等效，而其功率密度减少了100倍。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。