一种拉曼光谱气体检测探头

1.本技术涉及气体探测领域，并且更具体地，涉及一种拉曼光谱气体检测探头。


背景技术：

2.激光拉曼光谱收集方式中，后向散射收集和侧向散射收集是最为常用的，有时我们既需要后向散射信号也需要侧向散射信号，或者需要对两种收集方式所收集到的拉曼信号进行对比，这时我们需要改变光路或者搭建两个光路，这样会存在操作繁琐，重复性不高的缺点。
3.因此，亟需一种能够同时收集后向散射信号也需要侧向散射信号的光谱检测探头。


技术实现要素：

4.本技术提供一种拉曼光谱气体检测探头，能够同时收集后向散射信号和侧向散射信号。
5.第一方面，提供一种曼光谱气体检测探头，包括：激发光路，所述激发光路包括通光孔(2)、第二聚焦透镜(8)、二向色镜(11)和聚焦透镜(12)；后向散射信号收集光路，所述后向散射信号收集光路包括后向散射信号通光孔(1)、第一聚焦透镜(7)、反射镜(10)、所述二向色镜(11)、第四聚焦透镜(12)和第二凹面镜(14)；侧向散射信号收集光路，所述侧向散射信号收集光路包括侧向散射信号通光孔(3)、第三聚焦透镜(9)、第五聚焦透镜(15)和第一凹面镜(13)；检测探头腔体，所述第二聚焦透镜 (8)、所述二向色镜(11)、所述第四聚焦透镜(12)、第一聚焦透镜(7)、反射镜(10)、、第二凹面镜(14)、所述第三聚焦透镜(9)、所述第五聚焦透镜(15)和所述第一凹面镜(13)均位于所述检测腔体内，所述激发光路、所述后向散射信号收集光路和所述侧向散射信号收集光路均位于第一平面，所述第一平面平行于所述检测探头腔体上表面；通气孔道(5)，所述通气孔道(5)用于向所述检测探头通入待测气体，贯通所述检测探头腔体上表面和下表面，并且所述通气孔道(5)垂直于所述检测探头腔体上表面。
6.结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述后向散射信号通光孔 (1)，所述激发光通光孔(2)，所述侧向散射信号通光孔(3)位于所述待测探头腔体同一侧，所述后向散射信号通光孔(1)与所述激发光通光孔(2)相邻，所述激发光通光孔(2)与所述侧向散射信号通光孔(3)相邻。
7.结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，述激发光通光孔(2)用于将激发光导入所述检测探头内，所述第二聚焦透镜(8)用于准直所述激发光，所述二向色镜(11)用于将所述激发光反射至所述第四聚焦透镜(12)，所述第四聚焦透镜(12)用于将所述激发光束聚焦于所述通气孔道(5)与所述第一平面的交点，以激发所述待测气体，并产生后向散射信号、侧向散射信号。
8.结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述
后向散射信号由所述第四聚焦透镜(12)收集，并通过所述二向色镜(11)透射、所述反射镜 (10)反射，并由所述第一聚焦透镜(7)聚焦导入所述后向散射信号通光孔(1)，所述散射信号通光孔(1)用于将所述后向散射信号耦合进入与所述后向散射信号通光孔(1) 连接的光纤中，所述第二凹面镜(14)用于反射所述激发光激发的前向散射光。
9.结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述侧向散射信号用于经过所述第五聚焦透镜(15)的准直和所述第三聚焦透镜(9)聚焦进入所述侧向散射信号通光孔(3)，并耦合进入与所述侧向散射信号通光孔(3)连接的光纤中，所述第一凹面镜(13)用于反射所述激发光激发的侧向散射光。
10.基于上述方案，本技术通过将后向散射收集光路和侧向散射收集光路集成在一个探头中，实现了后向散射信号和侧向散射信号的同时收集，简化了对比两种信号收集方式的操作流程，使气体后向散射拉曼信号和侧向散射拉曼信号的获得变得简单。此外，探头还具有结构紧凑集中，稳定性强，使用简便的优点
附图说明
11.图1是本技术一个实施例的示意性结构图。
12.图2是本技术另一个实施例的示意性结构图。
具体实施方式
13.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行描述。
14.如图1和图2所示，本技术提供一种拉曼光谱气体检测探头，包括：激发光路，所述激发光路包括通光孔(2)、第二聚焦透镜(8)、二向色镜(11)和聚焦透镜(12)；后向散射信号收集光路，所述后向散射信号收集光路包括后向散射信号通光孔(1)、第一聚焦透镜(7)、反射镜(10)、所述二向色镜(11)、第四聚焦透镜(12)和第二凹面镜(14)；侧向散射信号收集光路，所述侧向散射信号收集光路包括侧向散射信号收集光路由侧向散射信号通光孔(3)、第三聚焦透镜(9)、第五聚焦透镜(15)和第一凹面镜(13)；检测探头腔体，所述第二聚焦透镜(8)、所述二向色镜(11)、所述第四聚焦透镜(12)、第一聚焦透镜(7)、反射镜(10)、第二凹面镜(14)、所述第三聚焦透镜(9)、所述第五聚焦透镜(15)和所述第一凹面镜(13)均位于所述检测腔体内，所述激发光路、所述后向散射信号收集光路和侧向散射信号收集光路均位于第一平面，所述第一平面平行于所述检测探头腔体上表面；通气孔道(5)，所述通气孔道(5)用于向所述检测探头通入待测气体，贯通于所述检测探头腔体上表面和下表面，并且所述通气孔道(5)垂直于所述检测探头腔体上表面。
15.可选地，所述后向散射信号通光孔(1)，所述激发光通光孔(2)，所述侧向散射信号通光孔(3)位于所述待测探头腔体同一侧，所述后向散射信号通光孔(1)与所述激发光通光孔(2)相邻，所述激发光通光孔(2)与所述侧向散射信号通光孔(3)也相邻。
16.可选地，所述激发光通光孔(2)用于将激发光光束导入所述检测探头内，所述第二聚焦透镜(8)用于准直所述激发光，所述二向色镜(11)用于将所述激发光反射至所述第四聚焦透镜(12)，所述第四聚焦透镜(12)用于将所述激发光聚焦于所述通气孔道(5) 与所述第一平面的交点，以激发所述待测气体，并产生后向散射信号、侧向散射信号。
17.可选地，所述后向散射信号由所述第四聚焦透镜(12)收集，并通过所述二向色镜
(11)透射、所述反射镜(10)反射，并由所述第一聚焦透镜(7)聚焦导入所述向散射信号通光孔(1)，所述散射信号通光孔(1)用于将所述后向散射信号耦合进入与所述后向散射信号通光孔(1)连接的光纤中，所述第二凹面镜(14)用于反射所述激发光激发的侧向散射光。
18.可选地，所述侧向散射信号用于经过所述第五聚焦透镜(15)的准直和所述第三聚焦透镜(9)聚焦进入所述侧向散射信号通光孔(3)，并耦合进入与所述侧向散射信号通光孔(3)连接的光纤中，所述第一凹面镜(13)用于反射所述激发光激发的侧向散射光。
19.也就是说，激发光光束通过激发光通光孔(2)进入探头内，由所述第二聚焦透镜(8) 准直，再通过二向色镜(11)的反射和第四聚焦透镜(12)聚焦于通气孔道(5)中央以激发气体。
20.经过激光激发由通气孔道(5)进入的待测气体后，后向散射信号收集光路由后向散射信号通光孔(1)、第一聚焦透镜(7)、反射镜(10)、二向色镜(11)、第四聚焦透镜(12)和第二凹面镜(14)构成。
21.经过激光激发由通气孔道(5)进入的待测气体后，侧向散射信号收集光路由侧向散射信号通光孔(3)、第三聚焦透镜(9)、第五聚焦透镜(15)和第一凹面镜(13)构成。
22.经过激光激发由通气孔道(5)进入的待测气体后，产生的后向散射信号由第四聚焦透镜(12)收集，透射过二向色镜(11)，经过反射镜(10)的反射进入第一聚焦透镜(7) 聚焦进入后向散射信号通光孔(1)并耦合进入连接的光纤中，第二凹面镜(14)将前向散射光反射回去加以收集；激光激发通气孔道(5)产生的侧向散射的拉曼信号通过第五聚焦透镜(15)准直和第三聚焦透镜(9)聚焦进入侧向散射信号通光孔(3)并耦合进入连接的光纤中。
23.可选地，上述曼光谱气体检测探头还包括安装孔(6)。
24.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
25.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
26.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
27.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
28.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
29.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者第二设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
30.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。