基于空芯光子晶体光纤的SERS光谱检测装置的制作方法

基于空芯光子晶体光纤的sers光谱检测装置
技术领域
1.本实用新型涉及农药残留检测技术领域，特别涉及一种基于空芯光子晶体光纤的sers光谱检测装置。


背景技术：

2.农药使用对防治病虫草害、提高农作物产量、保障国家粮食安全具有重要作用，大规模施用农药给现代化农业带来了经济效益提升，但也造成了严重的环境污染，使得空气、水源、食物中农药残留量增加，给生态环境以及人类健康带来了巨大的威胁。农药对人体的危害主要体现在对神经系统中的胆碱酯酶活性的抑制，导致人体内的乙酰胆碱无法分解。人体短时间大剂量接触会导致急性中毒，而当长期遭受农药残留物的侵害时，会引发许多慢性疾病,如各种癌症、神经系统失衡、婴幼儿的出生缺陷等。
3.我国农产品中农残超标情况严重：农业部就北京、天津、武汉、广州、南宁等城市批发市场出售的蔬菜和水果的农药残留情况进行了抽样检测，分析结果显示：春节期间蔬菜和水果的农药总检出率为27.1％，五一节期间总检出率为42.39％，国庆节期间总检出率为58.5％；另据中国科普网报道，目前我国蔬菜和水果农药超标率平均为18.79％。农药残留不仅危害到人类身体健康与生命安全，也影响到农业贸易的发展，造成国际经济贸易损失。据测算，每年我国出口农产品因农药残留问题而遭受的经济损失金额达到70亿美金以上。
4.农药残留影响范围广、危害性大，给食品安全、人体健康以及农产品贸易带来巨大的负面影响。消除上述不良影响的关键技术措施是对农药残留进行快速、准确地分析检测，进而监控农药的合理使用，防止农药残留超标产品进入流通渠道。因此，对农产品中农药残留检测技术进行深入研究具有重大意义。
5.目前农药残留检测手段可分为传统检测方法(实验室分析方法)与酶联免疫快速检测方法。传统检测方法包括气相色谱、高效液相色谱、多种改进型色谱、色谱-质谱联用、毛细管电泳等，它们发展较为成熟，检测精度高，色谱、质谱、色质联用已被定为国家标准检测方法。然而，它们存在着一些应用方面的问题：繁琐的前处理、分析过程中对样品具有破坏性、试剂消耗量大且价格昂贵、分析耗时长，同时分析检测所需要的检测仪器体积庞大难以移动，不适于现场在线快速检测。目前市面上出现了许多基于酶联免疫的农残快速检测方法，它是一种的新型实用的检测方法，该方法采用的检测仪器价格相对便宜、检测时间短、便于实现小型化，具有较强的应用价值，但是存在如下问题：检测浓度范围有限、无法定量分析、稳定性差、干扰因素多等。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种基于空芯光子晶体光纤的sers光谱检测装置，可以方便的采集待测样品的拉曼光谱。
7.为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于空芯光子晶体光纤的sers光谱检测装置，包括半导体激光器、聚焦透镜、第一光纤、光纤环路器、第二光纤以及拉
曼光谱仪，从半导体激光器射出的激光经过聚焦透镜聚集后依次通过第一光纤、光纤环路器入射至待测农产品中，反射回的光线依次经过光纤环路器、第二光纤入射至拉曼光谱仪中，拉曼光谱仪输出所接收光线的拉曼光谱曲线。
8.与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：通过优化插入式光纤拉曼光谱检测探针的结构，构建基于光纤探针结构的拉曼标签与活性衬底的表面增强拉曼信号检测系统，采用光纤耦合技术耦合多种波长led激光形成多路融合可选择激发光源系统，集成激发光源、信号采集等系统单元与小型化拉曼光谱仪，让整个检测装置结构小巧、成本低廉，同时也能可靠的对待测溶液进行可靠的检测。
附图说明
9.图1是光纤拉曼检测装置的结构示意图。
具体实施方式
10.下面结合图1，对本实用新型做进一步详细叙述。
11.参阅图1，本实用新型公开了一种基于空芯光子晶体光纤的sers光谱检测装置，包括半导体激光器10、聚焦透镜20、第一光纤30、光纤环路器40、第二光纤50以及拉曼光谱仪60，从半导体激光器10射出的激光经过聚焦透镜20聚集后依次通过第一光纤30、光纤环路器40入射至待测农产品中，反射回的光线依次经过光纤环路器40、第二光纤50入射至拉曼光谱仪60中，拉曼光谱仪60输出所接收光线的拉曼光谱曲线。通过优化插入式光纤拉曼光谱检测探针的结构，构建基于光纤探针结构的拉曼标签与活性衬底的表面增强拉曼信号检测系统，采用光纤耦合技术耦合多种波长led激光形成多路融合可选择激发光源系统，集成激发光源、信号采集等系统单元与小型化拉曼光谱仪60，让整个检测装置结构小巧、成本低廉，同时也能可靠的对待测溶液进行可靠的检测。
12.这里的光纤环路器40也可以采用y型光纤替代，本实施例中具体地，所述的光纤环路器40包括第一透镜41、带通滤波器42、二向色滤光片43、第二透镜44、低通滤波器45以及第三透镜46，从第一透镜41入射的光线依次经过带通滤波器42、二向色滤光片43、第二透镜44后进入待测农产品中，反射回的光线经过第二透镜44后再由二向色滤光片43反射并依次经过低通滤波器45、第三透镜46进入第二光纤50中。
13.为了减少装置的体积，让各部件布置的更加紧密，优选地，所述的第一透镜41、带通滤波器42以及第二透镜44光轴重合，低通滤波器45和第三透镜46的光轴重合且第一透镜41和第三透镜46的光轴彼此垂直，二向色滤光片43的法线方向与第一透镜41的光轴和第三透镜46的光轴夹角都是45度，二向色滤光片43的中心点位于第一透镜41和第三透镜46的光轴交点上。采用这种结构的光路更加简洁。


技术特征：
1.一种基于空芯光子晶体光纤的sers光谱检测装置，其特征在于：包括半导体激光器（10）、聚焦透镜（20）、第一光纤（30）、光纤环路器（40）、第二光纤（50）以及拉曼光谱仪（60），从半导体激光器（10）射出的激光经过聚焦透镜（20）聚集后依次通过第一光纤（30）、光纤环路器（40）入射至待测农产品中，反射回的光线依次经过光纤环路器（40）、第二光纤（50）入射至拉曼光谱仪（60）中，拉曼光谱仪（60）输出所接收光线的拉曼光谱曲线。2.如权利要求1所述的基于空芯光子晶体光纤的sers光谱检测装置，其特征在于：所述的光纤环路器（40）可以用y型光纤替代。3.如权利要求1所述的基于空芯光子晶体光纤的sers光谱检测装置，其特征在于：所述的光纤环路器（40）包括第一透镜（41）、带通滤波器（42）、二向色滤光片（43）、第二透镜（44）、低通滤波器（45）以及第三透镜（46），从第一透镜（41）入射的光线依次经过带通滤波器（42）、二向色滤光片（43）、第二透镜（44）后进入待测农产品中，反射回的光线经过第二透镜（44）后再由二向色滤光片（43）反射并依次经过低通滤波器（45）、第三透镜（46）进入第二光纤（50）中。4.如权利要求3所述的基于空芯光子晶体光纤的sers光谱检测装置，其特征在于：所述的第一透镜（41）、带通滤波器（42）以及第二透镜（44）光轴重合，低通滤波器（45）和第三透镜（46）的光轴重合且第一透镜（41）和第三透镜（46）的光轴彼此垂直，二向色滤光片（43）的法线方向与第一透镜（41）的光轴和第三透镜（46）的光轴夹角都是45度，二向色滤光片（43）的中心点位于第一透镜（41）和第三透镜（46）的光轴交点上。

技术总结
本实用新型特别涉及一种基于空芯光子晶体光纤的SERS光谱检测装置，包括半导体激光器、聚焦透镜、第一光纤、光纤环路器、第二光纤以及拉曼光谱仪，从半导体激光器射出的激光经过聚焦透镜聚集后依次通过第一光纤、光纤环路器入射至待测农产品中，反射回的光线依次经过光纤环路器、第二光纤入射至拉曼光谱仪中，拉曼光谱仪输出所接收光线的拉曼光谱曲线。通过优化插入式光纤拉曼光谱检测探针的结构，构建基于光纤探针结构的拉曼标签与活性衬底的表面增强拉曼信号检测系统，采用光纤耦合技术耦合多种波长LED激光形成多路融合可选择激发光源系统，集成激发光源、信号采集等系统单元与小型化拉曼光谱仪，让整个检测装置结构小巧、成本低廉，同时也能可靠的对待测溶液进行可靠的检测。的检测。的检测。


技术研发人员：郑守国 邱梦情 王海燕 刘瑜凡 蔡忍 朱恭钦
受保护的技术使用者：安徽工业技术创新研究院六安院
技术研发日：2021.07.21
技术公布日：2022/1/26