【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微塑料光谱检测系统，具体是指一种专门用于环境领域微塑料颗粒检测的显微拉曼光谱系统。
技术介绍
1、微塑料是人工合成的一种新型污染物，其在缓慢降解过程中会逐渐释放人工添加剂；由于粒径小、疏水性强，微塑料易附着环境中有机污染物和微生物形成复合型污染物，在被水生生物摄食后，其毒性会在食物链中传递和富集，从而对水生生态系统，甚至人类健康造成危害。在环境微塑料监测中，由于微塑料的物理特性(大小、形状、密度、颜色)以及化学组分等差异，不同类型微塑料在不同环境中流动过程(输入、输出和存留)的时间均不相同，使微塑料检测变成一大难题。目前，对微塑料的分析方法主要有目视分析法、光谱法(如傅立叶变换红外光谱法和拉曼光谱法)、热分析法以及其他分析方法等(如质谱法以及扫描电子显微镜-能谱仪联用法)。其中，红外光谱及拉曼光谱分析，由于具有无破坏性、低样品量测试、高通量筛选成为检测和鉴别微塑料的主要分析技术。
2、拉曼散射光谱作为一种光和物质的散射现象在上世纪20年代被印度物理学家拉曼发现，但专门的拉曼光谱仪却是在上世纪60年代激光问世后，到70年代才开始成为实用的、商业化的一种光谱分析仪器。拉曼光谱具有信息丰富、峰宽较窄、拉曼位移与入射光频率无关、分析效率高和样品用量少等显著优点越来越受到广泛关注，且己在众多领域中获得广泛应用，如毒品探测、珠宝鉴别、材料研究、油气勘探、大气监测、化学分析、文物鉴定等。
3、对小尺寸(1um-100um)微塑料的光谱鉴别，通常需要联用显微镜才能得出正确的结果，如显微傅里叶红外光谱和显微拉
4、尽管显微技术的应用在微塑料鉴别中占越来越主导的地位，但无论是显微傅里叶红外还是显微拉曼针对大批量样品的分析存在两方面的挑战：①如何自动快速识别并测定所有的颗粒；②如何评估所有的谱图。我们知道，即便分析一个海水样品中的微塑料颗粒，多数情况下光谱分析的工作量也非常大，测试时间非常长，因此迫切需要开发强大的自动化微塑料颗粒鉴别评估工具。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种微塑料颗粒拉曼光谱检测系统，包括激光器、显微镜以及数据采集系统；所述显微镜包括有显微镜自动载物台及显微镜目镜，所述显微镜自动载物台与显微镜目镜之间设置有显微镜光路扩展接口，所述激光器设置于显微镜外部，与显微镜光路扩展接口之间设置有宽带功率衰减器；所述显微镜光路扩展接口通过外接光纤耦合器与光谱仪、ccd探测器连接；所述显微镜目镜处设置有ccd高清相机；所述显微镜自动载物台、显微镜光路扩展接口、ccd探测器、光谱仪均与数据采集系统连接；
2、所述激光器产生波长532nm或785nm激光，所述激光器产生的激光经过宽带功率衰减器入射到显微镜的显微镜光路扩展接口上；所述显微镜光路扩展接口为双层电驱动结构，包括由靠近显微镜自动载物台一侧至另一侧间隔设置的二向色性滤光片、反射镜；入射到显微镜光路扩展接口上的激光首先经由二向色性滤光片反射至显微镜自动载物台上，产生拉曼光并原路返回，穿过二向色性滤光片，入射到第二层的反射镜上；所述反射镜的光路射出端设置有截止滤光片，所述拉曼光反射至截止滤光片上，再通过光纤耦合器耦合至光谱仪上，并被ccd探测器所探测到。
3、本专利技术与现有技术相比的优点在于：本方案可选择单光子能量高的532nm激光器或者能量低的785纳米激光器避免荧光信号干扰，拆装简单，方便使用；通过显微镜相机、光谱仪、ccd探测器，使得样品光谱图和可见图像均能被采集到并被分析和处理；通过采用光纤耦合，可以简化显微镜到光谱仪光路；通过设置激光功率衰减器，可以控制激光功率的输出大小；通过设置显微镜光路扩展接口，能够实现可见图像和样品光谱图的采集的自动采集；通过设置与显微镜自动载物台配合的位移传感器，使显微镜自动载物台移动时，能够直接触发ccd检测器采集光谱图，不需要通过计算机发出指令采集，极大地提高了采样速度；通过数据采集系统可以得到待分析微塑料颗粒的图像、大小、面积、数量及成分。本专利技术实现了国产微塑料颗粒拉曼光谱检测系统的开发，其性能指标与进口同类产品相当或部分指标优于进口产品。
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1.一种微塑料颗粒拉曼光谱检测系统，其特征在于，包括激光器、显微镜以及数据采集系统；所述显微镜包括有显微镜自动载物台及显微镜目镜，所述显微镜自动载物台与显微镜目镜之间设置有显微镜光路扩展接口，所述激光器设置于显微镜外部，与显微镜光路扩展接口之间设置有宽带功率衰减器；所述显微镜光路扩展接口通过外接光纤耦合器与光谱仪、CCD探测器连接；所述显微镜目镜处设置有CCD高清相机，显微镜目镜及CCD高清相机位于显微镜光路扩展接口顶端；所述显微镜自动载物台、显微镜光路扩展接口、CCD探测器、光谱仪均与数据采集系统连接；
2.根据权利要求1所述的一种微塑料光谱检测系统，其特征在于，所述宽带功率衰减器由电机一驱动，并由STM32单片机控制。
3.根据权利要求1所述的一种微塑料光谱检测系统，其特征在于，所述显微镜光路扩展接口中的反射镜及二向色性滤光片均设置位移机构，所述位移机构由电机二驱动控制，并根据数据采集系统的指令，自动移动反射镜及二向色性滤光片的位置。
4.根据权利要求1所述的一种微塑料光谱检测系统，其特征在于，所述显微镜自动载物台为自动控制的三轴运动样品台
...【技术特征摘要】
1.一种微塑料颗粒拉曼光谱检测系统，其特征在于，包括激光器、显微镜以及数据采集系统；所述显微镜包括有显微镜自动载物台及显微镜目镜，所述显微镜自动载物台与显微镜目镜之间设置有显微镜光路扩展接口，所述激光器设置于显微镜外部，与显微镜光路扩展接口之间设置有宽带功率衰减器；所述显微镜光路扩展接口通过外接光纤耦合器与光谱仪、ccd探测器连接；所述显微镜目镜处设置有ccd高清相机，显微镜目镜及ccd高清相机位于显微镜光路扩展接口顶端；所述显微镜自动载物台、显微镜光路扩展接口、ccd探测器、光谱仪均与数据采集系统连接；
2.根据权利要求1所述的一种微塑料光谱检测...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱晓雍，吴健，宋召凤，肖鹏飞，
申请(专利权)人：上海市环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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