本實用新型涉及一種拉曼光譜檢測裝置，尤其涉及一種手持型拉曼光譜檢測裝置。

背景技術：

拉曼光譜是指入射光經樣品反射后頻率發生變化而形成的光譜，不同的物質具有不同的拉曼光譜，因此拉曼光譜分析法可以用于對物質進行定性及鑒別，在各行各業都有著廣泛的應用。

為了方便在多種場合隨時隨地進行樣品檢測，現有技術中出現了多種手持式的拉曼光譜檢測裝置。這些手持式的拉曼光譜檢測裝置可供使用者雙手或單手握持，然后對樣品進行檢測。

在拉曼光譜檢測裝置的檢測過程中，激光器所發出的激光投射至樣品表面后，樣品激發產生拉曼光，隨后該拉曼光被CCD陣列光譜儀檢測從而得到樣品的拉曼光譜。一般的實驗室條件下，樣品可以放置在專用的載臺上，通過載臺來調節樣品與透鏡之間的距離，當透鏡的焦點位于樣品上時，透鏡就能夠將激光有效地會聚至樣品上從而讓樣品接收的激光強度最大，進而獲得更強的拉曼信號光。

但是，在手持式的拉曼光譜檢測裝置中則無法進行這樣的調節，因此在使用這樣的手持式拉曼光譜檢測裝置時，樣品常常與透鏡的焦點錯開從而無法得到強度理想的拉曼信號光，其結果就是手持式的拉曼光譜檢測裝置的檢測靈敏度較低。

技術實現要素：

為解決上述問題，提供一種能夠在測定時將樣品置于透鏡焦點位置的手持式的拉曼光譜檢測裝置，本實用新型采用了如下技術方案：

本實用新型提供了一種手持型拉曼光譜檢測裝置，用于對樣品進行拉曼光譜檢測，其特征在于，包括：殼體；激光器，設置在殼體內；拉曼探頭，用于將激光器發射的激光投射至樣品的表面從而獲得該樣品的拉曼散射光，該拉曼探頭包括用于將激光會聚至樣品上的透鏡；CCD陣列光譜儀，用于對拉曼散射光進行檢測從而得到拉曼光譜；控制模塊，用于對拉曼探頭及CCD陣列光譜儀的檢測過程進行控制；以及存儲模塊，其中，殼體上與透鏡相對應的位置上設置有鼻錐構件，用于接觸樣品并讓透鏡會聚后的激光投射至樣品表面。

本實用新型提供的手持型拉曼光譜檢測裝置，還可以具有如下技術特征：其中，鼻錐構件包括：第一鼻錐部，呈空心圓柱形，安裝在殼體的表面上；第二鼻錐部，呈空心圓錐臺形，底端安裝在第一鼻錐部上；以及樣品接觸環部，設置在第二鼻錐部的頂端，第一鼻錐部、第二鼻錐部和樣品接觸環部的中心軸線相同，并且該中心軸線通過透鏡的焦點。

本實用新型提供的手持型拉曼光譜檢測裝置，還可以具有如下技術特征：其中，中心軸線與樣品接觸環部的頂面所在平面的交點與透鏡的焦點重合。

本實用新型提供的手持型拉曼光譜檢測裝置，還可以具有如下技術特征：包括第一攝像頭，設置在鼻錐部近旁。

本實用新型提供的手持型拉曼光譜檢測裝置，還可以具有如下技術特征：包括第二攝像頭，設置在殼體的正面上。

本實用新型提供的手持型拉曼光譜檢測裝置，還可以具有如下技術特征：其中，殼體的正面上安裝有觸摸顯示屏，用于對拉曼光譜進行顯示，同時讓使用者通過該觸摸顯示屏進行操作。

本實用新型提供的手持型拉曼光譜檢測裝置，還可以具有如下技術特征：其中，殼體上設置有至少三個物理按鍵，該三個物理按鍵分別與控制模塊連通，物理按鍵中的一個為電源開關鍵。

本實用新型提供的手持型拉曼光譜檢測裝置，還可以具有如下技術特征：包括電池倉，設置在殼體內用于安裝電池，該電池倉具有用于固定電池的內倉門和用于封閉電池倉的外倉門。

本實用新型提供的手持型拉曼光譜檢測裝置，還可以包括：揚聲器，設置在殼體的正面上，用于播報語音提示；以及LED提示燈，設置在殼體的正面上。

本實用新型提供的手持型拉曼光譜檢測裝置，還可以具有如下技術特征：包括GPS模塊，用于進行GPS定位。

實用新型作用與效果

根據本實用新型提供的手持型拉曼光譜檢測裝置，由于殼體上設置有鼻錐構件，該鼻錐構件位于與透鏡相對應的位置上，因此能夠在接觸樣品后讓透鏡會聚后的激光有效地投射至樣品表面，使得樣品接收到足夠強度的激光，從而提高檢測靈敏度。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的手持型拉曼光譜檢測裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例的手持型拉曼光譜檢測裝置的光路示意圖；

圖3為本實用新型實施例的鼻錐構件結構示意圖；

圖4為鼻錐構件抵接樣品時的剖視圖。

具體實施方式

以下結合附圖以及實施例來說明本實用新型的具體實施方式。

<實施例>

圖1為本實用新型實施例的手持型拉曼光譜檢測裝置的結構示意圖。

如圖1所示，本實用新型的手持型拉曼光譜檢測裝置100包括殼體10、激光器11、拉曼探頭12、CCD陣列光譜儀13、電池倉14、鼻錐構件15、第一攝像頭16、控制模塊以及存儲模塊(控制模塊和存儲模塊圖中未示出)。

在本實施例中，殼體10呈長方體形，其頂面上設置有鼻錐構件15以及第一攝像頭16。其中，第一攝像頭16位于鼻錐構件15的近旁，用于在拉曼光譜檢測的同時對樣品的圖像信息進行采集(例如，通過拍照、錄像等方式采集樣品的外觀圖像信息)、樣品信息識別(例如二維碼或條紋碼識別)或拍照等。

殼體10的正面安裝有觸摸顯示屏10A，用于進行顯示并讓使用者通過該觸摸顯示屏10A進行操作。觸摸顯示屏10A的下方殼體10部位上還設置有三個物理按鍵10B，該三個物理按鍵分別與控制模塊連通，讓使用者還能夠通過該三個物理按鍵10B進行操作。其中一個物理按鍵10B作為電源開關，直接控制裝置整體電源的接通或斷開，另外兩個物理按鍵10B則讓使用者根據實際需要自行設置。

拉曼探頭12設置在殼體10內靠近頂部的位置，激光器11的波長為785nm，該激光器11設置在拉曼探頭12的下方；CCD陣列光譜儀13設置在殼體10內的中部位置，電池倉14設置在殼體10內的底部位置。

本實施例中，手持型拉曼光譜檢測裝置100還包括第二攝像頭17、揚聲器18以及LED提示燈19，該三個部件均設置在殼體10的頂面上，也就是說該三個部件與觸摸顯示屏10A位于殼體10的同一個面上。

其中，第二攝像頭17的功能與第一攝像頭16相同，具體使用哪一個攝像頭可以通過觸摸顯示屏10A來選擇。揚聲器18用于進行語音播報，例如提示檢測開始、檢測結束、播報檢測結果等。LED提示燈19為三色LED燈，通過顯示不同的顏色來提示裝置的工作狀態(例如待機、檢測中、檢測結束)。

另外，本實施例的手持型拉曼光譜檢測裝置100還包括一個GPS模塊(圖中未示出)，用于進行定位。通過GPS模塊的定位功能可以獲取檢測樣品時操作人員所處的位置信息，并讓該位置信息通過觸摸顯示屏10A進行顯示，或將該位置信息與樣品的圖像信息、識別信息和檢測結果等信息對應地進行存儲。

圖2為本實用新型實施例的手持型拉曼光譜檢測裝置的光路示意圖。

如圖2所示，拉曼探頭12包括第一準直透鏡121、窄帶濾光片122、二向色鏡123、第二濾光片124、第二準直透鏡125以及透鏡126；CCD陣列光譜儀13包括狹縫131、第一濾光片132、第一凹面反射鏡133、光柵134、第二凹面反射鏡135、柱面透鏡136以及CCD陣列檢測器137。

激光器11發射的激光經過第一準直透鏡121準直后再被窄帶濾光片122濾光提高單色性，隨后投射至二向色鏡123表面。該二向色鏡124能夠對波長785nm左右的激光進行反射，并對其他波長的光進行透過，因此激光器11所發射的激光被反射，經過透鏡126會聚后，并通過鼻錐構件15后到達樣品S表面。

圖3為本實用新型實施例的鼻錐構件結構示意圖。

如圖3所示，鼻錐構件15包括第一鼻錐部151、第二鼻錐部152和樣品接觸環部153。

其中，第一鼻錐部151呈空心圓柱形，安裝在殼體10的表面上；第二鼻錐部152呈空心圓錐臺形，其底端安裝在第一鼻錐部151的頂端上；樣品接觸環部153為環形，設置在第二鼻錐部152的頂端上。第一鼻錐部151、第二鼻錐部152和樣品接觸環部153為一體形成的結構，因此實際上該鼻錐構件15整體呈底端直徑大、頂端直徑略小的結構，并且其頂端部位具有由樣品接觸環部153的頂面形成的圓環面。

上述鼻錐構件15中，第一鼻錐部151、第二鼻錐部152和樣品接觸環部153共軸，也就是說該三者的中心軸線相同，均為軸線a。軸線a與樣品接觸環部153的頂面所在平面α的交點為A，該點A是樣品接觸環部153的頂面圓環面的圓心，同時也是透鏡126的焦點。

圖4為鼻錐構件抵接樣品時的剖視圖。

如圖4所示，對樣品S進行拉曼光譜檢測時，先將鼻錐構件15對準樣品S，并用樣品接觸環部153抵住樣品S的表面。由于點A位于樣品接觸環部153頂面圓環面的中心，因此此時A點也處于樣品S的表面，透鏡126會聚的激光就能夠正好通過焦點位置投射至樣品S表面，使到達樣品S表面的激光光強最大。

如圖2所示，激光在樣品S表面產生反映樣品S成分的拉曼光，該拉曼光通過鼻錐構件15回到透鏡126，隨后穿過透鏡126回到二向色鏡125處。拉曼光繼續穿過二向色鏡125，在第二濾光片124上被初步濾除雜散光，再被第二準直透鏡125會聚形成返回光并到達CCD陣列光譜儀13的狹縫131處。

返回光通過狹縫131后，先被第一濾光片132進一步濾除雜散光，隨后投射至第一凹面反射鏡133上。第一凹面反射鏡133將該返回光反射至光柵134，使得返回光在光柵134上被分光形成拉曼信號光，并隨后投射至第二凹面反射鏡135上。第二凹面反射鏡135將拉曼信號光反射至柱面透鏡136上進行光增強，并讓經過光增強的拉曼信號光到達CCD陣列檢測器137進行成像。

控制模塊對上述過程中激光器11以及CCD陣列檢測器137等部件的運行進行控制，并對CCD陣列檢測器137成像所產生的信號進行處理從而生成樣品S的拉曼光譜，進一步通過觸摸顯示屏10A對該拉曼光譜進行顯示；存儲模塊對該拉曼光譜以及樣品S的圖像信息、識別信息等進行存儲。

電池倉14設置在殼體10內，用于安裝電池并為上述部件進行供電。如圖1所示，在本實施例中，電池倉14具有內倉門141和外倉門142，內倉門141用于固定電池和安裝電極，外倉門142用于封閉電池倉14，起到防塵防水的作用。

實施例作用與效果

根據本實施例提供的手持型拉曼光譜檢測裝置，由于殼體上設置有鼻錐構件，該鼻錐構件位于與透鏡相對應的位置上，因此能夠在接觸樣品后讓透鏡會聚后的激光有效地投射至樣品表面，使得樣品接收到足夠強度的激光，從而提高檢測靈敏度。

在本實施例中，鼻錐構件具有用于接觸樣品的樣品接觸環部，透鏡的焦點位于該樣品接觸環部的頂面圓環面的圓心，因此在抵接樣品后樣品透鏡的焦點恰好位于樣品表面上，能夠使到達樣品表面的激光強度最高，進一步提高了靈敏度。

鼻錐構件頂端的為樣品接觸環部圓環形結構，因此即使樣品表面凹凸不平，該樣品接觸環部也能夠緊密抵接樣品表面，減少其與樣品接觸部位的漏光現象，避免雜光產生干擾。由于鼻錐構件呈頂端直徑小、底端直徑大的結構，因此樣品凹凸不平的表面所產生的斜向反射光也能夠通過該鼻錐構件的內表面反射回殼體內部并到達透鏡處，從而達到更好的收光效果，讓回到光路的拉曼光更多。

另外，本實施例的手持型拉曼光譜檢測裝置還具有兩個攝像頭，能夠對樣品的圖像信息進行采集，對樣品的識別信息進行獲取，還能夠用于進行拍照(例如，通過拍照來獲取操作人員的外貌信息等)，因此在存儲模塊存儲時能夠將樣品的拉曼光譜與該樣品的圖像信息、識別信息以及操作人員信息一同對應地存儲起來，方便查找及核對。該兩個攝像頭所處的位置不同，具體使用哪一個可以通過觸摸顯示屏來選擇，因此能夠按照需求進行切換，使用方便。

本實施例的手持型拉曼光譜檢測裝置具有GPS模塊，能夠對裝置整體進行定位，方便獲取檢測時所處的位置信息并讓位置信息與樣品的其他信息對應，讓樣品的采集過程中所獲取的相關信息更加完整。

本實施例的手持型拉曼光譜檢測裝置還具有揚聲器及LED提示燈，因此能夠對裝置的工作狀態進行語音提示和燈光提示，避免操作人員在未檢測完成時就移開樣品或發生其他誤操作。

本實施例中，電池倉還具有外倉門和內倉門，這樣的雙門結構能夠更好地固定電池，防止移動過程中電池移位。

上述實施例僅用于說明本實用新型的具體實施方式，本實用新型的手持型拉曼光譜檢測裝置不限于上述實施例描述的范圍。

例如，上述實施例中，透鏡的焦點同時也是樣品接觸環部的頂面圓環面的圓心，即該焦點與圓心是重合的；但在本實用新型中，該焦點與圓心也可以略微錯開，以使在測量具有弧形表面的物體時能夠讓樣品表面的點與焦點重合。進一步，在上述實施例中，鼻錐構件是固定在殼體上的，但為了便于對不同表面的物體均能夠實現測量，該鼻錐構件也可以是可拆卸的，在測量不同物體時更換與該物體表面形狀適應的鼻錐構件即可。

另外，上述實施例中，手持型拉曼光譜檢測裝置具有存儲模塊來對樣品的圖像信息、識別信息、位置信息及拉曼光譜進行存儲，但在本實用新型中還可以用通信模塊來對這些信息進行傳輸。在這些相關信息傳輸出去后，檢測裝置的信息中心還能夠對手持型拉曼光譜檢測裝置的位置分布、檢測情況進行統計，便于掌握檢測裝置的整體使用情況。