[发明专利]一种液芯光纤共振拉曼光谱在线检测亚硝酸盐方法

摘要

本发明提出了一种液芯光纤共振拉曼光谱在线检测亚硝酸盐方法，包括光源、外光路系统、光路接收处理系统三部分。光源：采用激光频率连续可调的的激光器；外光路系统包括：反光镜，滤光片，聚焦透镜，液芯光纤；光路接收处理系统包括：单色仪，电荷耦合器，S3C2440芯片，触摸屏。本发明采用液芯光纤监测亚硝酸盐溶液，无需取样、不破坏样品，同时液芯光纤技术可以使拉曼光谱强度提升10³倍，采用共振拉曼光谱技术，可提升拉曼光谱强度10⁶倍，液芯光纤技术和共振拉曼光谱技术联用可提升拉曼光谱强度10⁹倍，使用S3C2440芯片处理数据，并在触摸屏上实时绘制数据变化轨迹，全程无需人工操作，可实现对水体中的亚硝酸盐浓度的持续在线测量。

主权项

1.一种液芯光纤共振拉曼光谱在线检测亚硝酸盐方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，搭建液芯光纤共振拉曼光谱在线检测亚硝酸盐系统；该系统包括光源、外光路系统、光路接收处理系统；第二步，根据共振理论和亚硝酸盐的电子吸收光谱，通过实验选择激发光频率；通过调节可调激光器的波长和功率，使激光器发出合适强度的稳定光，积分时间设定为50ms，实验过程在暗室中完成；被激发的拉曼散射信号由S3C2440芯片处理，使触摸屏显示拉曼光谱图，通过观察实验中记录的光谱数据，选取散射光最强的一组数据，确定最佳激发波长；第三步，器件的选型；第一反光镜(2)，第二反光镜(8)使用的是普通的平光镜，角度可自由调整；第一滤光片(3)，使用前置单色器或干涉滤光片；第二滤光片(7)，用合适的干涉滤光片或吸收盒；第一聚焦透镜(4)和第二聚焦透镜(6)使用的是梯度变折射率透镜；第四步，S3C2440芯片获取亚硝酸盐的浓度值，需通过如下步骤：1)制备浓度为X1,X2,X3,...Xn亚硝酸盐的标准溶液；2)将浓度为X1的标准溶液加入样品池，设定好仪器参数，扫描获得体系的共振拉曼光谱，测定1303cm‑1处的拉曼光谱散射峰的强度值I1；3)按照步骤2)的方法依次测定浓度为X2,X3,...Xn亚硝酸盐的标准溶液的拉曼散射强度值I2,I3,...In；4)因为拉曼散射峰强度与亚硝酸盐的浓度呈良好的线性关系，根据此可绘制亚硝酸盐浓度关系的工作曲线，通过实验数据分析，可获得线性回归方程I＝aX+b，其中a，b为常数，并将公式写入S3C2440芯片；5)使用本发明测定待测溶液的拉曼光谱散射峰强度I样品，根据步骤4)的公式，S3C2440芯片自动计算出待测亚硝酸盐溶液的浓度X样品；所述光源(1)采用激光频率连续可调的激光器；所述外光路系统包括第一反光镜(2)，第一滤光片(3)，第一聚焦透镜(4)，液芯光纤(5)，第二聚焦透镜(6)，第二滤光片(7)，第二反光镜(8)、载体板(15)；所述光路接收处理系统包括单色仪(9)，电荷耦合器件(10)，S3C2440芯片(11)，触摸屏(12)；激光器(1)输出的激光束被第一反光镜(2)反射后，经过第一滤光片(3)，由第一聚焦透镜(4)准确地聚焦在样品池内的液芯光纤(5)入口处；在液芯光纤(5)另一端的出射光经第二聚光透镜(6)，聚焦到第二滤光片(7)上，消除干扰散射光，再由第二反光镜(8)准确地入射到单色仪(9)的入射狭缝上，成像后进入电荷耦合器(10)采集装置，将光信号转换成电信号后交给S3C2440芯片(11)进行数据处理，最后连接触摸屏(12)；所述液芯光纤(5)包括外套，包层，液态纤芯；其中外套为普通套塑；包层为石英，其内径为200μm,折射率为1.462；液态纤芯选用比石英包层折射率大的透明液体，并注入光纤中；所述的液芯光纤(5)进行测量时，光纤长度L＝1/a，其中，a为光纤损耗系数。