[发明专利]实时检测微粒大小和性质的三通道融合系统

说明书

技术领域

本发明属于光学成像技术领域，具体涉及一种实时检测微粒大小和性质的三通道融合系统。

背景技术

随着经济社会的不断发展，人们对生活的质量要求越来越高，经常需要对微粒进行一定的检测，包括其大小和性质。比如生活用水，通过检测可以得知水质的好坏，另外，大气中的烟尘问题，包括近些年来日益严重的雾霾问题，都在严重影响着人们的生活。如果能够对这些微粒进行检测，分析其大小和性质，也就可以找到相应的解决办法，大力提升人们的生活质量。

检测微粒大小的方法有很多，包括筛分法、沉降法、透气法、图像法、激光法、电阻法、电镜法以及超声波法等，大多数方法都采用物理原理，需要取样作预处理再观察，手续复杂，速度较慢。其中，光学方法尤其是激光散射法，因其不需制备样品，且速度快、距离远、灵敏度高、测量范围大，越来越受到人们的重视。但是，它的缺点是受环境光的干扰较大，因此限制了它的应用范围。另外，激光散射法虽能测粒子大小但不能测出是什么物质，这也使它的应用受到很大的限制。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种在激光散射系统中加入拉曼通道和荧光通道并把三通道融合在一起的系统，该系统既可以测微粒大小也可以测微粒性质。

本发明公开了一种实时检测微粒大小和性质的三通道融合系统，包括激光束、柱面镜组、反射镜、分束片若干、变焦物镜、待测微粒、滤光片若干、透镜若干、激光照相机、光纤、拉曼光谱仪和荧光光谱仪；所述激光束经柱面镜组扩束准直后被反射镜反射，反射后的激光被变焦物镜聚焦在待测微粒上，与待测微粒发生碰撞，碰撞引起激光散射，并产生被激发的拉曼光和荧光；通过分束片反射激光、透射拉曼光和荧光，分别形成散射激光、拉曼光和荧光三条通道；在散射激光通道中，被分束片反射的激光经过滤光片和透镜后被激光照相机收集起来，用于测量粒子的大小和浓度；在拉曼光通道中，被分束片透过的拉曼光再次通过另一分束片被反射，被反射的拉曼光经滤光片滤去残余的激光后再经透镜和光纤进入拉曼光谱仪，用于测量目标粒子的性质；在荧光通道中，被分束片透过的荧光再次通过另一分束片被透射，被透射的荧光经滤光片和透镜以及光纤后进入荧光光谱仪，用于进一步测定粒子的物质性质。

进一步地，所述三通道融合系统还包括笔记本，所述散射激光、拉曼光和荧光等三种光都从同一目标产生，它们的信号是相关的，将它们融合在一起用笔记本进行判读。

进一步地，所述激光束为紫外激光束，所述紫外激光束的直径为2.5mm，波长为266nm。

进一步地，所述柱面镜组为2个，所述分束片为4个，所述滤光片为3个，所述透镜为3个。

进一步地，其中一个分束片的中心一小部分涂有全反激光但透拉曼光和荧光的窄带介质膜，该分束片的其它区域则为涂有增透膜的石英玻璃。

作为一种具体方案，所述待测微粒为水中微粒，水中微粒位于经过玻璃容器的流水中。

作为另一种具体方案，所述待测微粒为雾霾、烟囱排放物等。

本发明还公开了一种实时检测微粒大小和性质的三通道融合系统，该系统通过分束片透射激光、反射拉曼光和荧光，分别形成透射激光、拉曼光和荧光三条通道；在透射激光通道中，透射过的激光再次经过透镜后被激光照相机收集起来，用于测量粒子的大小和浓度；在拉曼光通道中，被分束片反射的拉曼光再次通过另一分束片被反射，被反射的拉曼光经滤光片滤去残余的激光后再经透镜和光纤进入拉曼光谱仪，用于测量目标粒子的性质；在荧光通道中，被分束片反射的荧光再次通过另一分束片被透射，被透射的荧光经滤光片和透镜以及光纤后进入荧光光谱仪，用于进一步测定粒子的物质性质。

进一步地，所述激光束为波长532nm的绿色激光，所述待测微粒为水中微粒，水中微粒位于经过玻璃容器的流水中。

进一步地，所述柱面镜为1个，所述分束片为2个，所述滤光片为2个，所述透镜为5个。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)检测速度快。采用本系统检测水质的时间只要几秒，而使用传统的方法需要超过12小时。

(2)不需要取样，也不需要接触，也不添加任何试剂，因此不会造成二次污染。

(3)既能检测微粒的大小，也能检测微粒的性质。

(4)不受环境光和太阳光的干扰。

(5)测量距离远，灵敏度高。

(6)测量范围大。可测的粒子大小从0.02μm到2000μm，动态范围特别大。

附图说明