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原文传递一种用于物质精细拉曼光谱非接触、快速检测系统及检测方法

专利名称：	一种用于物质精细拉曼光谱非接触、快速检测系统及检测方法
摘要：	本发明公开了一种用于物质精细拉曼光谱非接触、快速检测系统及检测方法，所述系统包括用于测量的高光谱分辨率空间外差光谱仪和激光器，其中被测物体置于间隔设置的高光谱分辨率空间外差光谱仪和激光器之间，高光谱分辨率空间外差光谱仪外接计算机终端。所述方法包括如下步骤：1）仿真光谱；2）确定空间外差拉曼光谱仪；3）确定激光器的参数；4）探测。这种系统成本低、易于实现。这种方法不需对样品进行处理，适合用来探测不易接触的物质和适用于分析和检测化学药品。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广西;45
申请人：	桂林电子科技大学
发明人：	王新强;葛浩然;叶松;王方原;李树;甘永莹
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910454558.X
公开号：	CN110057809A
代理机构：	桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司
代理人：	刘梅芳
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	541004 广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号
主权项：	1.一种用于物质精细拉曼光谱非接触、快速检测系统，其特征是，包括用于测量的高光谱分辨率空间外差光谱仪和激光器，其中被测物体置于间隔设置的高光谱分辨率空间外差光谱仪和激光器之间，高光谱分辨率空间外差光谱仪外接计算机终端。 2.一种用于物质精细拉曼光谱非接触、快速检测方法，其特征是，包括权1所述的用于物质精细拉曼光谱非接触、快速检测系统，所述方法包括如下步骤： 1)仿真光谱：依据选定的被测物，首先采用Gaussvie6.0搭建被测物的分子构型，然后采用Gaussian16w并结合第一性原理及物质所需基组来获取拉曼光谱，得到拉曼谱峰信息； 2)确定空间外差拉曼光谱仪：依据步骤1)得到的拉曼谱峰信息，确定拉曼光谱特征波段进行激光器的选择，以使被测物质的拉曼光谱落在光谱仪探测波段，假设物质拉曼特征峰位于光谱范围σ1～σ2，特征峰半峰宽为R0，首先要保证光谱范围覆盖σ1～σ2，光栅Littrow波数σ0需满足σ0≤σ1或σ0≥σ2，由光栅方程2σ0sinθ＝1/d确定光栅倾斜角0，其次对光谱分辨能力进行设计，要求光栅有效宽度W与刻线密度1/d乘积必须大于R0/2，有光谱分辨力RG＝W/d≥R0/2，最后确定可测光谱范围；利用光栅方程推导干涉条纹产生的空间频率为公式(1)： σ(sinθ+sin(θ-γ))＝m/d (1)，其中，σ为入射光的波数，m为光栅衍射级，0为光栅Littrow角，1/d为光栅的刻线密度，对光谱B(σ)输入，探测器在x方向即光栅衍射方向上获取的干涉图信号为公式(2)：对干涉图傅里叶变换可以获得光谱，干涉条纹的零空间频率为σ＝σ0，设光栅的长度为W，投影在CCD探测器上的宽度为W＝2xm/cosθ，则空间外差光谱仪的分辨本领为公式(3)： R0＝4Wσsinθ (3)，干涉图的采样间隔需满足：设N为在整个干涉图上的采样点，则SHS的最小分辨率则光谱不发生交叠的情况下，采样点与光谱范围的关系为公式(4)： Δσ＝N·δσ/2 (4)，这样就能确定空间外差的光谱分辨能力、光谱范围； 3)确定激光器的参数：根据被测物的仿真拉曼光谱，选出特征波段，在结合空间外差光谱仪可测的光谱范围，选取所需激光器的中心波长，即选出激光器的参数，用做激发光光源：若SHS的光谱范围为：λ1～λ2，频率为σ1～σ2，仿真出物质拉曼光谱较强的一段频率范围为σ3～σ4，激光器和被测物质的频率之差的绝对值应该落在空间外差的频率范围σ1～σ2内，依据公式(5)反推出激光器的激发频率σ0： σ4＝\|σ0-σ1\|与σ3＝\|σ0-σ2\| (5)，选择不同波长的激光器来获取实测不同物质的拉曼光谱； 4)探测：固定好样品，采用步骤3)选定的激光器照射样品，使照射点能平行映射到光谱仪探测的视场里，同时打开空间外差光谱仪，设置采集的积分时间为832ms，触发时间为2s，在黑暗条件下进行探测，最后由计算机终端处理出拉曼光谱。
所属类别：	发明专利