[发明专利]一种多光谱联用检测系统及其检测方法

说明书

本发明公开了一种多光谱联用检测系统及其检测方法，包括受激布里渊散射测量支路和拉曼/激光诱导击穿测量支路，用以检测不同样品的体弹性模量、黏弹性等物理信息和分子结构与元素的组成成分等化学信息，用激光能量调节结合变焦镜组实现对拉曼光谱和激光诱导击穿光谱自由切换，对第一待检样品中分子结构和元素信息分析，通过多光谱联合检测获得待测第一待检样品和第二待检样品的物理和化学成分信息，且计算机用于对接收的光谱数据进行处理，得到样品元素或分子成分含量，结合不同检测样品所对应的光谱数据，建立不同样品检测的指纹鉴别数据库，最终形成一种有效的多种样品快速检测方法和技术。

技术领域

本发明涉及一种光学检测技术领域，具体涉及一种多光谱联用检测系统及方法。

背景技术

布里渊散射(Brillouin Scattering)是激光光谱学中的一个重要研究方向，依据布里渊散射发生的物理机制，当入射激光强度达到或超过某一阈值时，会在介质内部产生电致伸缩效应，引起介质的密度涨落，从而激发出“运动的”声波场，这种声波会在特定方向上对入射光产生散射(即受激布里渊散射，SBS)，散射光则会由于多普勒效应而发生频移，频移量大小与入射光波长λ、介质的折射率n、以及声速υS有关，已被广泛应用于材料结构分析、介质参数测量等实际应用中，而弹性模量可由布里渊声波的波速与油的密度得到。然而，布里渊散射只能检测物质的折射率、密度、粘滞系数等物理性质，不能检测物质的化学成分。

拉曼光谱(Raman Spectroscopy)是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，可应用于分子结构及其组成的一种分析方法。拉曼光谱在检测过程中不会损伤样品，同时样品的前期处理工作要求也相对较低。但是，拉曼光谱不能检测物质折射率、密度、粘滞系数等的物理性质，也不能分析物质的元素组成。

激光诱导击穿光谱(LIBS)通过脉冲激光聚焦样品表面形成等离子体，进而对等离子体发射光谱进行分析以确定样品的物质成分及含量。LIBS是一种化学元素分析技术，可用于评估每个构成元素的组成及其相对丰度。LIBS技术的优点包括分析快度(秒级)，固体样品直接分析，几乎覆盖所有元素，包括轻元素和非金属元素。然而，LIBS仅适于分析物质的元素组成，不能实现对物质分子结构及物理性质的检测。

为解决上述方法的不足，本发明提出一种多光谱联用检测系统和方法，将SBS、Raman和LIBS三种技术相结合，实现了三种技术的高度互补，从弹性模量、黏弹性等物理性质、分子结构和元素组成等角度对样品检测。

发明内容

针对单一光谱检测的技术的问题和不足，本发明提供了一种集受激布里渊散射、拉曼光谱和激光诱导击穿光谱于一体的多光谱联用检测系统及其检测方法，包括受激布里渊散射测量支路和拉曼/激光诱导击穿光谱测量支路，用以检测待测样品的体弹性模量、黏弹性等物理信息和组成成分等化学信息。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种多光谱联用检测系统，包括受激布里渊散射探测系统、受激布里渊散射信号采集系统、拉曼和激光诱导击穿光谱探测系统和拉曼和激光诱导击穿光谱采集系统；

受激布里渊散射探测系统由计算机、时序控制器、Nd:YAG固体激光器、能量计、第一分束镜、第二分束镜、偏振分光镜、二分之一波片、四分之一波片、第一全反镜、第一透镜和第二待测样品组成，其中，第一全反镜、第二全反镜、二分之一波片、偏振分光镜、四分之一波片、第一透镜和第二待测样品处于同一水平光轴；

受激布里渊散射信号采集系统由第二待测样品、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第二全反镜、四分之一波片、偏振分光镜、针孔滤波器、F-P标准具、ICCD和计算机组成，其中，计算机连接ICCD，时序控制器连接Nd:YAG固体激光器和ICCD，第二全反镜、第二透镜、第三透镜、针孔滤波器、F-P标准具和ICCD处于同一水平光轴，且与第二待测样品、第一透镜、四分之一波片和偏振分光镜处于不同水平光轴；