一种使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置及方法,所述装置包括旋转轴承、与所述旋转轴承固定的自定心夹持结构、固定于所述自定心夹持结构上的采样瓶、用于驱动所述旋转轴承的旋转传动装置、与所述旋转传动装置相连接的电机，设置于所述采样瓶上方的拉曼光谱仪采样探头。本发明专利技术采用固定激光发射位置并且使样品旋转的方式，实现了类似于ROS技术的采样效果，但是无需在拉曼探头光路中加入机械扫描元件，也无需考虑机械扫描部件还会带来的功耗和机械震动的问题，相比于ROS技术更加简单实用。本发明专利技术能在保持高的采集效率下获得完整样品信息，并且可以极大的避免热积累，也适用于对敏感物质的检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及拉曼光谱检测
，尤其涉及一种使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置及方法。
技术介绍
激光激发光谱探测技术包括拉曼光谱探测技术、荧光光谱探测技术和等离子体光谱探测技术等。激光光源作为这些光学现象的激发光源，其性能特点例如功率、发散角、波长、半峰宽等将直接影响相应探测器的综合性能。基于光栅/棱镜的光谱分析仪是目前使用最为广泛的光谱探测设备，其光学结构主要包括：狭缝、准直光学系统、光栅/棱镜、收集光学系统、探测器/探测器阵列；激光器种类繁多，有半导体激光器、固体激光器、光纤激光器等；而激光器输出的激光经过多种处理后多以轴对称的平行光出射并最终汇聚成圆形光斑，最终耦合进光谱仪的激发信号的能量受限于狭缝，大部分的能量均被狭缝阻隔而无法进入后续分析系统，极大的降低的系统的采集效率。为了达到更高的效率，通常的做法是严格控制激光的发散角，使其以极小的发散角汇聚后达到尽量小的汇聚光斑，这样导致激光器的制造成本提高，极小的汇聚光斑又有能量密度过高易点燃被测样品、采样范围小不利于混合固体测量，而且系统的对焦景深小，系统容差小等问题。专用于拉曼光谱的栅格环绕扫描技术(Raster Orbital Scanning，简称ROS)，通过将高度聚焦的光斑按照一定的轨道在样品表面进行快速扫描，大大改善了非均质样品的拉曼检测结果，可以在不损失分辨率的情况下提高5至10倍的灵敏度。ROS技术还可以通过检测更多的拉曼活性物质，并降低背景信号。IDRAMAN为一款具体应用该技术的产品，其可以在2.5毫米宽样品区扫描一条高度聚焦的光束，从而大大提升拉曼测量的质量。ROS<br/>技术对于液体和固体物样品分析都具有优势，特别是那些含量不均匀、形状不规则的样品。此外，ROS的平均功率要求较低，消除了对样品的损伤以及点燃易爆性样品的可能。传统的高度聚焦的光斑对稀疏样品/混合物样品进行测量时，对操作的要求较高，采集不全样品的各成分的信息，而单纯的扩大采样光斑则由于上文中所述大光斑与狭缝不匹配而损失大量有效信号，ROS的解决方案是用高度聚焦的激光光斑按照一定的轨迹快速的扫描样品表面，从而可以采集到更全面的样品信号。该技术需要在原始的拉曼探头光路中加入机械扫描元件，使探头的结构更为复杂，机械扫描部件还会带来额外的功耗和机械震动问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置及方法。本专利技术提供的激光拉曼光谱仪空间环形扫描采样装置，其特征在于，包括：旋转轴承、与所述旋转轴承固定的自定心夹持结构、固定于所述自定心夹持结构上的采样瓶、用于驱动所述旋转轴承的旋转传动装置、与所述旋转传动装置相连接的电机，设置于所述采样瓶上方的拉曼光谱仪采样探头。上述使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置还具有以下特点：所述拉曼光谱仪采样探头的固定位置满足以下条件：所述拉曼光谱仪采样探头所射出的激光汇聚光斑点所对应的采样点距所述采样瓶的内壁的位置偏差小于第一预设距离；所述拉曼光谱仪采样探头所射出的激光汇聚光斑点所对应的采样点距所述采样瓶的瓶底的距离在第二预设距离以内。上述使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置还具有以下特点：所述第一预设距离为1毫米，所述第二预设距离为2至3毫米。上述使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置还具有以下特点：拉曼光谱仪采样探头的固定位置还满足以下条件：所述拉曼光谱仪采样探头射出的激光垂直于所述采样瓶的外壁。本专利技术提供的使用上述激光拉曼光谱仪空间环形扫描采样装置进行采
样的方法包括：步骤1，将样品注入采样瓶并盖紧瓶盖；步骤2，将采样瓶固定于自定心夹持结构上；步骤3，固定拉曼光谱仪采样探头使所述拉曼光谱仪采样探头所射出的激光所对应的采样点的位置满足采样条件；步骤4，启动电机，通过旋转传动装置使旋转轴承进行旋转；步骤5，控制拉曼光谱仪采样探头发射激光并接收从样品散射的光束。上述采样的方法还具有以下特点：所述步骤3中所述采样条件包括：所述拉曼光谱仪采样探头所射出的激光汇聚光斑点所对应的采样点距所述采样瓶的内壁的位置偏差小于第一预设距离；所述拉曼光谱仪采样探头所射出的激光汇聚光斑点所对应的采样点距所述采样瓶的瓶底的距离在第二预设距离以内。上述采样的方法还具有以下特点：所述步骤4还包括：控制电机调整采样瓶的转速使采样瓶中样品的上端形成的抛物面形状的凹陷部的最低点距采样瓶的瓶底的距离位于第二预设距离的范围内。上述采样的方法还具有以下特点：所述第一预设距离为1毫米。上述采样的方法还具有以下特点：所述第二预设距离为2至3毫米。上述采样的方法还具有以下特点：所述步骤3中所述采样条件还包括：所述拉曼光谱仪采样探头射出的激光垂直于所述采样瓶的外壁。本专利技术采用固定激光发射位置并且使样品旋转的方式，实现了类似于ROS技术的采样效果，但是无需在拉曼探头光路中加入机械扫描元件，也无需考虑机械扫描部件还会带来的功耗和机械震动的问题，相比于ROS技术更加简单实用。本专利技术能在保持高的采集效率下获得完整样品信息，并且
可以极大的避免热积累，也适用于对敏感物质的检测。附图说明图1是实施例中使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置的结构图；图2是实施例中使用激光拉曼光谱仪进行采样的方法的流程图；图3(a)是采用传统拉曼光谱采样方法对混合物样品进行采样时的微观示意图；图3(b)是采用传统拉曼光谱采样方法并且扩大采样的激光光斑后对混合物样品进行采样时的微观示意图；图3(c)是采用本专利技术的方法对混合物样品进行采样时的微观示意图；图4是对针对图3(a)、(b)、(c)所对应方法的检测效果示意图；图5(a)是采用传统拉曼光谱采样方法对稀疏样品进行采样时的微观示意图；图5(b)是采用本专利技术的方法对稀疏样品进行采样时的微观示意图；图6是对针对图5(a)、(b)所对应方法的检测效果示意图。具体实施例为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。图1是使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置的结构图；此装置包括：旋转轴承1、与旋转轴承固定的自定心夹持结构2、固定于自定心夹持结构上的采样瓶3、用于驱动旋转轴承的旋转传动装置4、与旋转传动装置相连接的电机5，设置于采样瓶上方的拉曼光谱仪采样探头6。本装置的采样瓶内可放置液体或固体样品，所需的待测样品量可以很少，由于采样过程中采样瓶高速旋转，离心力作用下样品将附着于采样瓶瓶壁。液体或粉末在圆柱形容器内旋转受到向心力和重力的作用，理论上表面为旋转抛物面，故采样瓶的下部的液体或粉末厚度要高于上部。为使采集效果更好，拉曼光谱仪采样探头的固定位置满足以下条件：拉曼光谱仪采样探头所射出的激光汇聚光斑点所对应的采样点距采样瓶的内壁的位置偏差小于第一预设距离；拉曼光谱仪采样探头所射出的激光汇聚光斑点所对应的采样点距采样瓶的瓶底的距离在第二预设距离以内。第一预设距离为1毫米，第二预设距离为2至3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置，其特征在于，包括：旋转轴承、与所述旋转轴承固定的自定心夹持结构、固定于所述自定心夹持结构上的采样瓶、用于驱动所述旋转轴承的旋转传动装置、与所述旋转传动装置相连接的电机，设置于所述采样瓶上方的拉曼光谱仪采样探头。

【技术特征摘要】
1.一种使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置，其特征在于，包括：旋转轴承、与所述旋转轴承固定的自定心夹持结构、固定于所述自定心夹持结构上的采样瓶、用于驱动所述旋转轴承的旋转传动装置、与所述旋转传动装置相连接的电机，设置于所述采样瓶上方的拉曼光谱仪采样探头。2.如权利要求1所述的使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置，其特征在于，所述拉曼光谱仪采样探头的固定位置满足以下条件：所述拉曼光谱仪采样探头所射出的激光汇聚光斑点所对应的采样点距所述采样瓶的内壁的位置偏差小于第一预设距离；所述拉曼光谱仪采样探头所射出的激光汇聚光斑点所对应的采样点距所述采样瓶的瓶底的距离在第二预设距离以内。3.如权利要求2所述的使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置，其特征在于，所述第一预设距离为1毫米，所述第二预设距离为2至3毫米。4.如权利要求2或3所述的使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置，其特征在于，拉曼光谱仪采样探头的固定位置还满足以下条件：所述拉曼光谱仪采样探头射出的激光垂直于所述采样瓶的外壁。5.使用权利要求1所述的使用激光拉曼光谱仪进行采样的装置进行采样的方法，其特征在于，包括：步骤1，将样品注入采样瓶并盖紧瓶盖；步骤2，将采样瓶固定于自...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊胜军，袁丁，高学志，赵喜，夏征，
申请(专利权)人：北京华泰诺安探测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11