[发明专利]一种双模式危险化学品检测传感器

说明书

本发明属于危险化学品检测技术领域，特别涉及一种双模式危险化学品检测传感器。该检测传感器包括双模式敏感元件，双模式敏感元件包括石英晶体薄片、荧光薄膜材料，双模式敏感元件用于识别、定量危险化学品并发射荧光；该检测传感器还包括透镜元件、CCD探测器、激光器、避光密封腔，传感器工作时，由激光器发出的光通过尾纤传输到准直微镜，然后入射至所述荧光薄膜材料上激发荧光，荧光通过所述双凸透镜后投射在CCD探测器上。本发明的双模式危险化学品检测传感器中所使用的MOFs材料，用作硝基芳香族化合物等危险化学品的检测具有显著的优势，检测灵敏度高，可检测多种危险品，并且具有良好的稳定性和重复性。

技术领域

本发明属于危险化学品检测技术领域，特别涉及一种双模式危险化学品检测传感器。

背景技术

我国各地化工园区在经历了大规模扩张和高速发展之后，近年来凸现了大量的生产安全问题。由于化工园区及化工企业储存有大量易燃易爆、有毒有害的危险化学品，一旦发生生产事故，如火灾，危险气体泄漏等，极易引发灾难性的多米诺事故连锁效应，从而造成区域范围内大规模的重大伤亡事故。因此，发展快速准确的危险化学品现场识别与检测技术己经成为关系到公共安全、环境污染、化工生产、军事应用、法医调查、雷区分析等需要紧迫解决的问题。

硝基芳香族化合物(NACS)是一种有毒有害易爆危险爆炸物，主要用于染料、香料、农药、药品、炸药、除草剂、杀虫剂等制造的原料或中间体。并且硝基芳香族化合物也是制造爆炸物的主要原料。据分析21种常用爆炸物中均含有TNT(2,4,6-三硝基甲苯)和DNT(二硝基甲苯)等硝基芳香族化合物。由于硝基炸药的室温下饱和蒸汽压较低，如何高灵敏准确快速的检测硝基芳香炸药物仍然是一个巨大的挑战。因此，发展新型的检测技术，开发实时且低成本、高精度的硝基芳族危险品检测设备已成为当前公共安全、石化行业、环境保护等领域的重要需求。

硝基芳香族化合物检测技术可以分为体检测技术和微痕量检测技术。体检测技术是针对危险化学品的整体外观检测的技术，主要有X射线成像技术，红外成像技术，核磁共振光谱等。其中安检中使用的最为普遍的技术是X射线。但由于其设备成本高、体积巨大、结构复杂、检测时间长等缺点使其应用受到一定程度的限制，并且其仅限于实验室并由训练有素的技术人员操作使用。微痕量检测技术主要有表面增强拉曼光谱(SERS)、气相色谱(GC-MS)、离子谱、核四极共振(NQR)等。但这些方法由于其设备昂贵，缺乏便携性，现场操作困难以及难以组成网络监测系统等问题而受到限制，已无法满足突发事件和实时对现场进行快速应急响应的要求。

为此近年来已发展了多种新型痕量探测技术，主要有MEMS(微机电系统)传感器、声表面波(SAW)传感器、QCM(石英晶体微天平)传感器、化学传感器、荧光传感器等。其中QCM传感器和荧光传感器是一种特别有前景的传感器。QCM传感器是一种质量敏感传感器，其原理是利用石英晶体的逆压电效应，石英晶体在交变电场下会产生一定频率的振动，这种振动的频率与晶体的质量有关，若晶体表面有物质吸附，质量的改变会使振动频率发生改变，产生频移。这个频移和质量增量存在一个对应关系(Sauerbrey方程)。

但是，目前针对硝基芳香族化合物、有机物污染物、重金属离子等微痕量危险化学品的检测，设备结构复杂、检测成本高、准确度有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双模式危险化学品检测传感器，以解决目前微痕量危险化学品检测设备结构复杂、检测成本高并且不能精准、快速检测的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双模式危险化学品检测传感器，所述传感器包括：

双模式敏感元件，所述双模式敏感元件包括石英晶体薄片、荧光薄膜材料，所述荧光薄膜材料为多孔材料，所述双模式敏感元件用于识别、定量危险化学品并发射荧光；

透镜元件，所述透镜元件包括双凸透镜及设置在双凸透镜中心的准直微镜；