[发明专利]一种用于大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱检测仪

摘要

本发明公开了一种用于大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱检测仪，仪器包括主控制器、用户交互显示屏、集成多路稳压电源、LIBS子系统、测距子系统、卡式望远镜、XRF子系统及BLR子系统。本发明的有益效果是，提供了一种联合光谱检测仪器及方法，将LIBS与XRF联用，实现轻重元素的同时检测；将LIBS、XRF与BLR联用，实现原子与高分子结构的同时检测，同时BLR与LIBS复用光谱通道可节省硬件资源，LIBS覆盖近红外段的光谱分析可测量硫等非金属元素。本仪器及方法可解决跨境货品待测物元素和分子结构特征识别和联检的难题，实现大宗、贵重等跨境典型货品快速鉴别和货品中危害物现场检测。

主权项

一种用于大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱检测仪，仪器整机(1)包括主控制器(38)、用户交互显示屏(40)、集成多路稳压电源(41)、LIBS子系统、测距子系统、卡式望远镜、XRF子系统及BLR子系统，其特征在于：所述的LIBS子系统由LIBS信号采集镜(3)、尾纤(48)、LIBS双色镜(5)、LIBS扩束镜(6)、时序控制器(39)、LIBS激光器(8)及四通道光谱仪(2)组成；测距子系统由测距激光器(9)、测距扩束镜(11)、半反镜(12)及测距多色镜(13)组成；卡式望远镜由主镜(17)、次镜(23)及次镜驱动机构(37)组成；XRF子系统由X射线管(25)、X射线聚焦镜(26)、采集通道(32)、X射线探测器(34)、前置放大器(35)及频谱分析器(36)组成；BLR子系统由808nm拉曼激光器(18)、785nm拉曼激光器(19)、785nm拉曼探头(21)、808nm拉曼探头(22)、双波长拉曼反射镜(24)、拉曼透镜(33)、785nm拉曼接收光纤(44)、808nm拉曼接收光纤(45)、785nm拉曼发射光纤(46)、808nm拉曼发射光纤(47)及光纤合束器(14)组成，BLR子系统复用四通道光谱仪(2)的第4通道(43)；所述的集成多路稳压电源(41)含有可充电的锂电池，具有交直流二种工作方式，直流工作方式下无需外接市电，由内部锂电池进行多路集中供电；交流工作方式下可连接市电接口(42)，用于对内部锂电池充电，同时由集成多路稳压电源(41)提供多路集中供电；集成多路稳压电源(41)的多路供电即为提供主控制器(38)、用户交互显示屏(40)、LIBS激光器(8)、测距激光器(9)、808nm拉曼激光器(18)、785nm拉曼激光器(19)及X射线管(25)的工作电压；所述的主控制器(38)内有主控软件，用于对用户交互显示屏(40)、时序控制器(39)、测距激光器(9)、808nm拉曼激光器(18)、785nm拉曼激光器(19)、X射线管(25)及次镜驱动机构(37)进行控制；通过接口对四通道光谱仪(2)进行供电与接收及分析其输出光谱信号；接收并分析测距传感器(15)与频谱分析器(36)的输出数据；接收用户交互显示屏(40)传送过来的用户指令及返回用户所需要的数据及图表等测试结果；主光轴(4)、LIBS光轴(7)、测距光轴(10)、测距次光轴(16)、XRF发射光轴(27)及XRF接收光轴(29)均位于同一平面内；LIBS光轴(7)与测距光轴(10)两者平行，且垂直于主光轴(4)；测距次光轴(16)与测距光轴(10)垂直，即与主光轴(4)平行；XRF发射光轴(27)及XRF接收光轴(29)关于主光轴(4)对称分布；所述的卡式望远镜的主镜(17)固定不动，次镜(23)可在次镜驱动机构(37)的带动下沿主光轴(4)移动，其移动范围为有限距离，当次镜(23)移动到与主镜(17)的距离最近时，卡式望远镜的焦距最长，此时LIBS激光器(8)发射出的激光经卡式望远镜聚焦会聚于远程测试点(30)；反之，当次镜(23)移动到与主镜(17)的距离最远时，卡式望远镜的焦距最短，此时LIBS激光器(8)发射出的激光经卡式望远镜聚焦会聚于近程测试点(28)；近程测试点(28)至远程测试点(30)为LIBS测试范围，在该范围内，由测距子系统辅助实现LIBS自聚焦功能；XRF及BLR均为近程测试，即其测试点为近程测试点(28)，也即LIBS、XRF、BLR近程测试均在同一目标点；近程测试点(28)位置安装有近程测试点限位挡板(49)，当货品测试对象贴合该挡板时，货品测试对象限位于近程测试点(28)的位置，满足LIBS、XRF、BLR近程测试的要求；仪器整机(1)正对主光轴(4)的位置开有测试窗口(31)，可使LIBS、XRF及BLR的发射光束及回波信号自由进出仪器整机(1)。