一种带有钻进功能的光纤拉曼探头装置及使用方法与流程

[0001]
本发明属于危险化学品检测技术领域，涉及一种带有钻进功能的光纤拉曼探头装置及使用方法。


背景技术：

[0002]
近年来，由于诚信体系不健全等原因，存在运输或仓储过程中瞒报、漏报、匿报、夹带危险化学品等诸多问题，所以急需一种现场快速识别技术，但是包装内深部未知化学品粉末的现场快速识别存在较大不确定性和危险性。
[0003]
另一方面，拉曼光谱作为一种分子结构识别检测技术，具有检测需求样品量小、水干扰微小和适用范围广等优点。同时可以透过透明/半透明塑料包装进行快速、无损检测，但对于不透明软材质包装内深部的粉末样品识别具有局限性，并且普遍的拉曼探头需要近距离接触样品才能进行检测识别，这就给检测识别过程产生一定的困难和危险性。本发明也正是为了解决上述问题而提出的。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的就是为了提供一种带有钻进功能的光纤拉曼探头装置及使用方法，以实现现场快速检测功能，同时，保证检测的安全性，适用于不取出样品并对不透明软材质包装内部深处的粉末样品的检测。
[0005]
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]
一方面，本发明提出了一种带有钻进功能的光纤拉曼探头装置，包括：
[0007]
钻孔探针系统：包括具有深度标记的探针杆，以及分别位于探针杆两端的钻头与探针手持部，在探针杆上还设有可沿其来回移动的第一测量游标；
[0008]
光纤拉曼探头系统：包括外层具有深度标记的内部中空的护套杆，以及分别设置在护套杆两端的微型镜头与拉曼探头手持部，所述的微型镜头还与外部光谱仪连接，所述护套杆上也设有可沿其移动的第二测量游标。
[0009]
进一步的，所述的钻头呈圆锥形状。确保便于钻进软材质(塑料薄膜、纸板等)包装，并且为可拆卸替换型钻头。更进一步的，钻头的锥形尖端至圆锥底面的间距与微型镜头的焦距相同。
[0010]
进一步的，所述的第一测量游标包括套设在所述探针杆上的的第一游标卡套，以及安装在所述第一游标卡套上并用于记录深度标记的第一游标探针；所述的第二测量游标包括套设在所述探针杆上的的第二游标卡套，以及安装在所述第二游标卡套上并用于记录深度标记的第二游标探针。其中，游标卡套用于配合深度标记以确保钻进软材质包装后的距离与钻孔探针体系钻进的距离相同，确保检测待测样品时距离的准确性。游标探针配合深度标记可以指定记录钻进软材质包装后的距离，确保检测待测样品时距离的准确性，类似游标卡尺。
[0011]
更进一步的，所述的第一游标卡套和第二游标卡套均呈阶梯状环形结构。
[0012]
进一步的，所述的探针杆与护套杆的外径相同，确保光纤拉曼探头能够通过用钻孔探针系统制造的钻孔、且不会产生额外的空隙从而减少外部光线对检测的影响，增加检测的灵敏度。
[0013]
更进一步的，所述的探针杆与护套杆的外径为2-3mm。
[0014]
进一步的，所述的微型镜头包括铠装护套，以及从外到内依次安装在铠装护套内部的柱状凸透镜、柱状凹透镜和光纤部，其中，所述的铠装护套与护套杆固定连接，所述的柱状凸透镜与柱状凹透镜间隔设置，并通过两者组合将待测样品被照射后产生的散射光投射到光纤部，所述的光纤部还依次穿过护套杆与拉曼探头手持部，并通过柔性护套光纤连接外部的光谱仪。铠装护套与护套杆可以采用相同材质一体成型，其具体可以采用硬质材料，确保内部结构不会受到挤压、摩擦等作用力而损坏。探针杆的材质可以采用铝合金材质，材质密度较轻但强度能够穿透软材质(塑料薄膜、纸板等)包装。
[0015]
更进一步的，所述的柱状凸透镜和柱状凹透镜采用火石玻璃材质，其价格相对低廉，并且可以降低入射光和激发光在穿透透镜时的损失。
[0016]
另一方面，本发明提供了一种带有钻进功能的光纤拉曼探头装置的使用方法，包括以下步骤：
[0017]
(1)先选取待测样品的软质包装的钻进位置，握住探针手持部，并利用钻头钻进软质包装内部，直至接触到待测样品，再由第一测量游标记录探针杆上对应的深度标记，随后，取出探针杆；
[0018]
(2)接着，将第二测量游标移动至护套杆上与所记录的深度标记对应的位置，握住拉曼探头手持部，将护套杆与微型镜头插入钻头所钻孔洞内，直至达到目标深度后，进行拉曼光谱检测；
[0019]
(3)记录并评估检测结果，若检测结果不理想，则重复上述步骤(1)和步骤(2)；
[0020]
(4)完成拉曼光谱检测后，取出护套杆，即完成。
[0021]
评价检测结果时，具体为根据拉曼光谱的质量来决定检测结果是否理想，例如：出现完整、良好的拉曼谱图时可被认定为理想；反之，出现杂乱无章的谱图可被认定为不理想。具体的，良好与完整即：谱图的最高强度没有超出检测上限，并且谱图能够被观测到较为明显的谱峰形状而不是大量的谱图噪音，例如类似直上直下连续的线条。而杂乱无章即表示：谱图中具有大量的谱图噪音，例如类似直上直下连续的线条。
[0022]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0023]
(1)钻头设计为圆锥形状且可拆卸替换型钻头，即方便钻进软材质(塑料薄膜、纸板等)包装，也易于损耗后替换。同时，钻头在完成钻进操作取出后能留下锥形空间，由于锥形尖端至圆锥底面的距离与所述的微型镜头的焦距相同，微型镜头的焦点正好能够聚焦在粉末样品处，并且锥形空间能够避免检测中样品污染微型镜头。
[0024]
(2)结合探针杆、护套杆的深度标记和游标卡套、游标探针的使用，可以记录钻进软材质包装后的距离，确保检测待测样品时距离的准确性。
[0025]
(3)护套杆外径与探针杆外径相同，确保光纤拉曼探头能够通过用钻孔探针系统制造的钻孔、且不会产生额外的空隙从而减少外部光线对检测的影响，增加检测的灵敏度。
[0026]
(4)利用钻孔探针系统可以有效将拉曼探头进入软材质包装内部，克服软材质包装影响拉曼光谱法检测，扩大拉曼光谱法的应用范围。
[0027]
(5)利用光纤拉曼探头系统，无需取出样品就可以进行拉曼光谱法检测，降低检测危险性。
[0028]
(6)整套装置操作简单便捷，可广泛应用于各种软材质包装内深部粉末样品的检测。
附图说明
[0029]
图1为本发明的结构示意图；
[0030]
图2为微型镜头的放大示意图；
[0031]
图中标记说明：
[0032]
1-钻头，2-探针杆，3-第一测量游标，4-探针手持部，5-微型镜头，6-护套杆，7-第二测量游标，8-拉曼探头手持部，9-柔性护套光纤，10-柱状图透镜，11-铠装护套，12-柱状凹透镜，13-光纤部。
具体实施方式
[0033]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0034]
以下各实施方式或实施例，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或结构。
[0035]
为提供一种适用于不取出样品并对不透明软材质包装内部深处的危险化学品粉末样品的检测手段，本发明提出了一种带有钻进功能的光纤拉曼探头装置，其结构参见图1所示，包括：
[0036]
钻孔探针系统：包括具有深度标记的探针杆2，以及分别位于探针杆2两端的钻头1与探针手持部4，在探针杆2上还设有可沿其来回移动的第一测量游标3；
[0037]
光纤拉曼探头系统：包括外层具有深度标记的内部中空的护套杆6，以及分别设置在护套杆6两端的微型镜头5与拉曼探头手持部8，所述的微型镜头5还与外部光谱仪连接，所述护套杆6上也设有可沿其移动的第二测量游标7。
[0038]
在一种具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述的钻头1呈圆锥形状。确保便于钻进软材质(塑料薄膜、纸板等)包装，并且为可拆卸替换型钻头1。更进一步的，钻头1的锥形尖端至圆锥底面的间距与微型镜头5的焦距相同。
[0039]
在一种具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述的第一测量游标3包括套设在所述探针杆2上的的第一游标卡套，以及安装在所述第一游标卡套上并用于记录深度标记的第一游标探针；所述的第二测量游标7包括套设在所述探针杆2上的的第二游标卡套，以及安装在所述第二游标卡套上并用于记录深度标记的第二游标探针。其中，游标卡套用于配合深度标记以确保钻进软材质包装后的距离与钻孔探针体系钻进的距离相同，确保检测待测样品时距离的准确性。游标探针配合深度标记可以记录钻进软材质包装后的距离，确保检测待测样品时距离的准确性。更具体的实施方式中，所述的第一游标卡套和第二游标卡套均呈阶梯状环形结构。
[0040]
在一种具体的实施方式中，所述的探针杆2与护套杆6的外径相同，确保光纤拉曼
探头能够通过用钻孔探针系统制造的钻孔、且不会产生额外的空隙从而减少外部光线对检测的影响，增加检测的灵敏度。
[0041]
更具体的实施方式中，所述的探针杆2与护套杆6的外径为2-3mm。
[0042]
在一种具体的实施方式中，请再参见图2所示，所述的微型镜头5包括铠装护套11，以及从外到内依次安装在铠装护套11内部的柱状凸透镜10、柱状凹透镜12和光纤部13，其中，所述的铠装护套11与护套杆6固定连接，所述的柱状凸透镜10与柱状凹透镜12间隔设置，并通过两者组合将待测样品被照射后产生的散射光投射到光纤部13，再由光纤部13(即传输用光纤)传输至与柔性护套光纤相连的光谱仪，并进行检测分析，所述的光纤部13还依次穿过护套杆6与拉曼探头手持部8，并通过柔性护套光纤9连接外部的光谱仪。铠装护套11与护套杆6可以采用相同材质一体成型，其具体可以采用硬质材料，确保内部结构不会受到挤压、摩擦等作用力而损坏。探针杆2的材质可以采用铝合金材质，材质密度较轻但强度能够穿透软材质(塑料薄膜、纸板等)包装。
[0043]
更具体的实施方式中，所述的柱状凸透镜10和柱状凹透镜12采用火石玻璃材质，其价格相对低廉，并且可以降低入射光和激发光在穿透透镜时的损失。
[0044]
另一方面，本发明还提供了一种带有钻进功能的光纤拉曼探头装置的使用方法，包括以下步骤：
[0045]
(1)先选取待测样品的软质包装的钻进位置，握住探针手持部4，并利用钻头1钻进软质包装内部，直至接触到待测样品，再由第一测量游标3记录探针杆2上对应的深度标记，随后，取出探针杆2；
[0046]
(2)接着，将第二测量游标7移动至护套杆6上与所记录的深度标记对应的位置，握住拉曼探头手持部8，将护套杆6与微型镜头5插入钻头1所钻孔洞内，直至达到目标深度后，进行拉曼光谱检测；
[0047]
(3)记录并评估检测结果，若检测结果不理想，则重复上述步骤(1)和步骤(2)；
[0048]
(4)完成拉曼光谱检测后，取出护套杆6，即完成。
[0049]
评价检测结果时，具体为根据拉曼光谱的质量来决定检测结果是否理想，例如：出现完整、良好的拉曼谱图时可被认定为理想；反之，出现杂乱无章的谱图可被认定为不理想。具体的，良好与完整即：谱图的最高强度没有超出检测上限，并且谱图能够被观测到较为明显的谱峰形状而不是大量的谱图噪音，例如类似直上直下连续的线条。而杂乱无章即表示：谱图中具有大量的谱图噪音，例如类似直上直下连续的线条。
[0050]
以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。
[0051]
下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。
[0052]
实施例1：
[0053]
为提供一种适用于不取出样品并对不透明软材质包装内部深处的危险化学品粉末样品的检测手段，本实施例提出了一种带有钻进功能的光纤拉曼探头装置，其结构参见图1所示，包括：
[0054]
钻孔探针系统：包括具有深度标记的探针杆2，以及分别位于探针杆2两端的钻头1与探针手持部4，在探针杆2上还设有可沿其来回移动的第一测量游标3；
[0055]
光纤拉曼探头系统：包括外层具有深度标记的内部中空的护套杆6，以及分别设置在护套杆6两端的微型镜头5与拉曼探头手持部8，微型镜头5还与外部光谱仪连接，护套杆6
上也设有可沿其移动的第二测量游标7。
[0056]
请再参见图1所示，钻头1呈圆锥形状。确保便于钻进软材质(塑料薄膜、纸板等)包装，并且为可拆卸替换型钻头1。更进一步的，钻头1的锥形尖端至圆锥底面的间距与微型镜头5的焦距相同。
[0057]
请再参见图1所示，第一测量游标3包括套设在探针杆2上的的第一游标卡套，以及安装在第一游标卡套上并用于记录深度标记的第一游标探针；第二测量游标7包括套设在探针杆2上的的第二游标卡套，以及安装在第二游标卡套上并用于记录深度标记的第二游标探针。其中，游标卡套用于配合深度标记以确保钻进软材质包装后的距离与钻孔探针体系钻进的距离相同，确保检测待测样品时距离的准确性。游标探针配合深度标记可以记录钻进软材质包装后的距离，确保检测待测样品时距离的准确性。第一游标卡套和第二游标卡套均呈阶梯状环形结构。探针杆2与护套杆6的外径相同，确保光纤拉曼探头能够通过用钻孔探针系统制造的钻孔、且不会产生额外的空隙从而减少外部光线对检测的影响，增加检测的灵敏度。探针杆2与护套杆6的外径约为2-3mm。
[0058]
请再参见图2所示，微型镜头5包括铠装护套11，以及从外到内依次安装在铠装护套11内部的柱状凸透镜10、柱状凹透镜12和光纤部13，其中，铠装护套11与护套杆6固定连接，柱状凸透镜10与柱状凹透镜12间隔设置，并通过两者组合将待测样品被照射后产生的散射光投射到光纤部13，再由光纤部13(即传输用光纤)传输至与柔性护套光纤相连的光谱仪，并进行检测分析，光纤部13还依次穿过护套杆6与拉曼探头手持部8，并通过柔性护套光纤9连接外部的光谱仪。铠装护套11与护套杆6可以采用相同材质一体成型，其具体可以采用硬质材料，确保内部结构不会受到挤压、摩擦等作用力而损坏。探针杆2的材质可以采用铝合金材质，材质密度较轻但强度能够穿透软材质(塑料薄膜、纸板等)包装。柱状凸透镜10和柱状凹透镜12采用火石玻璃材质，其价格相对低廉，并且可以降低入射光和激发光在穿透透镜时的损失。
[0059]
另一方面，本实施例还提供了上述一种带有钻进功能的光纤拉曼探头装置的使用方法，包括以下步骤：
[0060]
(1)先选取待测样品的软质包装的钻进位置，握住探针手持部4，并利用钻头1钻进软质包装内部，直至接触到待测样品，再由第一测量游标3记录探针杆2上对应的深度标记，随后，取出探针杆2；
[0061]
(2)接着，将第二测量游标7移动至护套杆6上与所记录的深度标记对应的位置，握住拉曼探头手持部8，将护套杆6与微型镜头5插入钻头1所钻孔洞内，直至达到目标深度后，进行拉曼光谱检测；
[0062]
(3)记录并评估检测结果，若检测结果不理想，则重复上述步骤(1)和步骤(2)；
[0063]
(4)完成拉曼光谱检测后，取出护套杆6，即完成。
[0064]
评价检测结果时，具体为根据拉曼光谱的质量来决定检测结果是否理想，例如：出现完整、良好的拉曼谱图时可被认定为理想；反之，出现杂乱无章的谱图可被认定为不理想。具体的，良好与完整即：谱图的最高强度没有超出检测上限，并且谱图能够被观测到较为明显的谱峰形状而不是大量的谱图噪音，例如类似直上直下连续的线条。而杂乱无章即表示：谱图中具有大量的谱图噪音，例如类似直上直下连续的线条。
[0065]
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。
熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。