一种多环境下痕量爆炸物探测装置

1.本发明涉及领域，尤其涉及一种多环境下痕量爆炸物探测装置。


背景技术：

2.近年来，科学技术的进步促进了各国、各地区的经济和政治的发展，同时也滋生了很多不稳定因素。在全球范围内，时常有极端分子使用各类隐藏的爆炸物进行恐怖袭击，造成了大量的无辜人员受害。
3.而爆炸物探测仪则是扫雷的关键设备与技术。所以研制出一种可靠使用方便检测的爆炸物探测仪显得极其重要。
4.现在爆炸物探测装置较为常见的为手持式探雷器，原理是通过物理方法检测金属线圈的能量场来发现爆炸物。该方法大多只能依靠人力完成探照检测，并十分受制天气环境、检测环境因素影响，检测存在一定的局限性。手持式探雷器基于传统探测检测识别率低、误检漏检高、作业时间长、探测范围小、作业风险高等问题。因此，为了有效解决前述问题，有必要提出一种多环境下痕量爆炸物探测装置。


技术实现要素：

5.本发明为了解决以上问题，提供一种可痕量、适用于多种作业环境、方便快速检测爆炸物分子，且方便移动携带多环境下痕量爆炸物探测装置。
6.为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：一种多环境下痕量爆炸物探测装置包括有箱体和箱盖，箱体和箱盖铰接，箱体内设置有隔板，隔板将箱体分成过滤腔和检测腔，过滤腔的一侧设置有检测气体进气口，隔板上设置有与检测气体进气口配合的隔板进气孔，隔板进气孔的一侧还设置有负压风扇；检测气体进气口上设置有滤网；检测腔上还设置有单向出气阀，检测腔内还设置有爆炸物气体检测机构，爆炸物气体检测机构的上方设置有拉曼光谱仪；爆炸物气体检测机构包括有检测硅晶片，以及安装检测硅晶片的检测上基座和检测下基座，检测上基座和检测下基座固定连接；检测硅晶片的底部设置有制冷模块和制热模块，检测下基座上设置有安装检测硅晶片的安装开口；拉曼光谱仪的检测口对准检测硅晶片。
7.进一步地，检测硅晶片上还设置有依次连接的液源贮存槽、微通道和蒸发器贮存槽；检测上基座上还设置有与液源贮存槽配合的滴加溶胶分子口、与蒸发器贮存槽配合的废液池气体出口，滴加溶胶分子口连接有进液座，废液池气体出口连接有出气管，进液座内部设置有漏斗状通孔，出气管呈z字形，出气管另一端贯穿安装在箱体上；检测上基座上还设置有与微通道配合的镜片开口，镜片开口内密封安装有透光镜片；检测上基座上还设置有横向贯穿的检测气进气开口；拉曼光谱仪的检测口对准微通道。
8.进一步地，滴加溶胶分子口和废液池气体出口设置有向下的延伸部，延伸部与液源贮存槽和蒸发器贮存槽密封贴合，延伸部的横向截面呈矩形。
9.进一步地，制冷模块为半导体制冷片，制热模块为云母加热板；制冷模块和制热模
块的底部还分别设置有温度传感器。
10.进一步地，检测气体进气口的外部连接有吸气管，吸气管与检测气体进气口之间螺纹连接，吸气管为波纹管或者塑料软管。
11.进一步地，安装开口上还设置有安装检测硅晶片的阶梯部，阶梯部设置有两处，两处阶梯部设置在检测硅晶片长度方向的两侧；检测上基座上的检测气进气开口贯穿设置在微通道的长度方向上。
12.进一步地，检测上基座和检测下基座的材质为聚四氟乙烯。
13.进一步地，检测硅晶片呈矩形，检测硅晶片的大小为6mm
×
8mm；液源贮存槽和蒸发器贮存槽均呈正方形，液源贮存槽和蒸发器贮存槽的大小为1mm
×ꢀ
1mm，液源贮存槽和蒸发器贮存槽的深度为40μm；微通道的长度为5mm、宽度为15μm、深度为4μm。
14.进一步地，箱盖上还设置有操作面板和若干操作键；过滤腔内设置有蓄电池，过滤腔内上设置有充电接口，蓄电池和充电接口电性连接。
15.进一步地，箱体的底部设置有若干滑轮，箱体的顶部设置有u形提手，箱体的后侧设置有可伸缩的拉杆，拉杆为箱包拉杆；箱体与箱盖通过若干活页连接，箱体与箱盖之间还设置有密封条。
16.本发明的有益效果为：本发明利用检测气体进气口与负压风扇配合，可以将待检测区域的空气吸入到检测腔内，利用爆炸物气体检测机构对空气中的爆炸物分子进行检测，检测硅晶片上设置有检测爆炸分子的溶胶分子溶液，当爆炸分子与溶胶分子溶液接触反应后，可利用拉曼光谱仪对检测硅晶片进行实时检测，从而获得该区域是否填充有爆炸物进行检测，提高排雷效率的同时，通过采集待检测区域空气的方式进行爆炸物判断，检测方式也更加安全。相比于传统的手持式探雷器进行扫雷作业，本装置检测时对天气环境要求较低，可在任何天气下进行爆炸物检测作业，而且本装置不止用于扫雷作业检测，还能用于大型公共场所的爆炸物检测作用，本发明整体的结构移动方便，操作简单，结构也不复杂，成本也相对较低，无论是在山地环境或者城市的宽阔环境下，都能十分方便的进行转移，便于随时随地的进行检测。
17.本发明包括拉曼光谱仪、控制溶胶分子流动的检测硅晶片、控制流速和方向的制热模块和制冷模块，以及进入气体的滤网和负压风扇。本发明通过过滤空气中直径大的悬浮颗粒物，使待检测空气体通过检测硅晶片，检测硅晶片上的溶胶分子与爆炸物分子混合。利用激光照射微流道使分子光谱信号被拉曼光谱仪采集，用于检测出爆炸物分子，并判断出被检测空气中是否含有爆炸物分子。本发明利用制热模块和制冷模块使流入微流道废液池中的溶胶分子被加热蒸发而在检测硅晶片产生毛细力，驱动流体持续流动，使溶胶分子检测硅晶上微通道中的溶胶分子按一定流速流动。
附图说明
18.图1为本发明的外形示意图；
19.图2为本发明拆去箱盖后的外形示意图；
20.图3为图2中局部放大图a；
21.图4为检测上基座的外形示意图；
22.图5为检测上基座另一个方向的外形示意图；
23.图6为检测上基座的正视图；
24.图7为检测上基座的俯视图；
25.图8为图7中的b-b剖视图；
26.图9为制冷模块与制热模块的外形示意图；
27.图10为检测硅晶片、制冷模块和制热模块的外形示意图；
28.图11为制冷模块和制热模块安装在检测下基座上的示意图；
29.图12为实施例2中检测上基座的外形示意图；
30.图13为实施例2中检测上基座的右视图；
31.图14为实施例2中检测上基座的正视图；
32.图15为图14中的c-c剖视图。
33.图中主要部件符号说明如下：
34.1、箱体；2、箱盖；3、隔板；4、检测气体进气口；5、负压风扇；6、单向出气阀；7、拉曼光谱仪；8、操作面板；10、蓄电池；11、充电接口；12、检测机构底座；13、吸气管；
35.9、爆炸物气体检测机构；91、进液座；92、出气管；
36.93、检测硅晶片；931、液源贮存槽；932、微通道；933、蒸发器贮存槽；
37.94、检测上基座；941、滴加溶胶分子口；942、废液池气体出口；943、镜片开口；944、检测气进气开口；
38.95、检测下基座；96、制冷模块；97、制热模块。
具体实施方式
39.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
40.实施例1
41.如图1、2和3所示，多环境下痕量爆炸物探测装置包括有箱体1和箱盖2，箱盖2铰接在箱体1上，箱体1内设置有隔板3，隔板3将箱体1分成过滤腔和检测腔，过滤腔的一侧设置有检测气体进气口4，隔板3上设置有与检测气体进气口4配合的隔板进气孔，隔板进气孔的一侧还设置有负压风扇5。检测气体进气口4上设置有滤网。检测腔上还设置有单向出气阀6，检测腔内还设置有爆炸物气体检测机构9，爆炸物气体检测机构9的上方设置有拉曼光谱仪7。
42.如图4、5、6、7和8所示，爆炸物气体检测机构9包括有检测硅晶片93，以及安装检测硅晶片93的检测上基座94和检测下基座95，检测上基座94和检测下基座95固定连接。爆炸物气体检测机构9通过检测机构底座2固定在箱体 1的底部。
43.如图9、10和11所示，检测硅晶片93的底部设置有制冷模块96和制热模块97，检测下基座95上设置有安装检测硅晶片93的安装开口。其中检测硅晶片93与制冷模块96之间、检测硅晶片93与制热模块97之间设置有导热片，制冷模块96和制热模块97贴合安装在导热片的底部。拉曼光谱仪7的检测口对准检测硅晶片93，拉曼光谱仪7的检测口优选为与微通道932的中间位置对准。
44.如图10所示，检测硅晶片93上还设置有依次连接的液源贮存槽931、微通道932和蒸发器贮存槽933。检测上基座94上还设置有与液源贮存槽931配合的滴加溶胶分子口941、与蒸发器贮存槽933配合的废液池气体出口942，滴加溶胶分子口941连接有进液座91，废液池气体出口942连接有出气管92，进液座91内部设置有漏斗状通孔，和出气管92呈z字形，出气管92另一端贯穿安装在箱体1上。出气管92方便水蒸气的排出，从而配合蒸发器贮存槽933将溶胶分子中的水蒸气排出，以利于蒸发器贮存槽933通过微通道932从液源贮存槽931补充溶胶分子溶液，从而使微通道932中新的溶胶分子溶液与待检测空气反应接触，保证检测的持续进行。配合液源贮存槽931、微流道932、蒸发器贮存槽933三者之间的毛细管力，可以持续对蒸发器贮存槽933中溶胶分子溶液的蒸发损失进行补充。检测上基座94上还设置有与微通道932配合的镜片开口943，镜片开口943内密封安装有透光镜片；透光镜片可以透过拉曼光谱仪7 的检测管路，同时又可以使检测硅晶片93上侧面与检测上基座94、检测下基座 95之间形成封闭腔室。检测上基座94在微通道932的长度方向上设置有贯穿的检测气进气开口944。拉曼光谱仪7的检测口对准微通道932，用于检测通过微通道932的溶胶分子溶液与待检测空气的混合物。管道滴加盒98的容量为液源贮存槽931、微流道932、蒸发器贮存槽933三者容量总和的1.1倍以上。
45.在本实施例中，滴加溶胶分子口941和废液池气体出口942设置有向下的延伸部，延伸部与液源贮存槽931和蒸发器贮存槽933密封贴合，延伸部的横向截面呈矩形。延伸部可以将进液管91中的溶胶分子溶液顺利导流至液源贮存槽931中，保证溶胶分子溶液不会溢出或者导流至液源贮存槽931外部。
46.在本实施例中，出气管92使蒸发器贮存槽933汽化的溶胶分子溶液中的水蒸发后从出气管92排出检测装置，使得中液源贮存槽931的溶胶分子溶液可以毛细管力作用持续补充进入到蒸发器贮存槽933。制冷模块96优选为半导体制冷片，制热模块97优选为云母加热板。制冷模块96和制热模块97的底部还分别设置有温度传感器，温度传感器便于实时监测制冷模块96和制热模块97的温度，方便对微通道932中溶胶分子溶液的流速进行监测。
47.在本实施例中，检测气体进气口4的外部连接有吸气管13，吸气管13与检测气体进气口4之间螺纹连接，吸气管13为波纹管或者塑料软管；吸气管13 的一端在负压风扇5的作用下，另一端也产生负压，进而对待检测区域的空气进行吸收采集。
48.在本实施例中，安装开口上还设置有安装检测硅晶片93的阶梯部，阶梯部设置有两处，两处阶梯部设置在检测硅晶片93长度方向的两侧，阶梯部方便固定检测硅晶片93，同时可以固定制冷模块96和制热模块97。检测上基座94上的检测气进气开口944贯穿设置在微通道932的长度方向上。
49.在本实施例中，检测上基座94和检测下基座95的材质为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯耐高温、耐腐蚀，化学性质稳定。
50.在本实施例中，检测硅晶片94呈矩形，检测硅晶片94的大小为6mm
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8mm。液源贮存槽931和蒸发器贮存槽933均呈正方形，液源贮存槽931和蒸发器贮存槽933的大小为1mm
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1mm，液源贮存槽931和蒸发器贮存槽933的深度为 40μm。微通道932的长度为5mm、宽度为15μm、深度为4μm。
51.在本实施例中，箱盖2上还设置有操作面板8和若干操作键，操作键优选有四个，操作面板8为显示器。过滤腔内还设置有蓄电池10，过滤腔上设置有充电接口11，蓄电池10和
充电接口11电性连接。箱体1的底部设置有若干滑轮，滑轮优选为箱包滑轮，能极大的方便本检测装置的移动。箱体1的顶部设置有u形提手，u形提手方便移动本检测装置。箱体1的后侧设置有可伸缩的拉杆，拉杆为箱包拉杆，拉杆常态时可以收缩在箱体1上，影响检测，在需要移动本检测装置时，通过拉杆可以方便配合滑轮实现本检测装置的移动。箱体1 与箱盖2通过若干活页连接，箱体1与箱盖2之间还设置有密封条，密封条能有效防止外部空气进入到检测腔，从而避免对检测结果产生影响。
52.实施例2
53.如图12、13、14和15所示，实施例2与实施例1的区别在于检测气进气开口944的朝向不同，检测上基座94在微通道932的宽度方向上设置有贯穿的检测气进气开口944，检测气进气开口944与负压风扇5的排气侧相互垂直。
54.配合液源贮存槽931、微流道932、蒸发器贮存槽933之间的工作原理：蒸发器贮存槽933作为蒸发区域，通过调节制热模块97的温度，为了保持蒸发器贮存槽933的温度梯度，发器贮存槽933的左侧边缘由检测硅晶片93下面的制冷模块96保持在露点处。同时，蒸发器贮存槽933的右边缘被加热。这种温度梯度在蒸发器贮存槽933内产生水蒸气损失，因此大部分的蒸发损失发生在蒸发器贮存槽933的底部、顶部和右侧。通过控制温度梯度使这些区域发生蒸发，微通道932流出区域位于蒸发器贮存槽933左侧边缘的中心，不会因蒸发作用而被微流道932中的颗粒所阻塞。这种设计可以以一种稳定蒸发微通道932进入蒸发器贮存槽933的溶胶分子溶液，而不会随着时间的推移在系统中引起堵塞。以液源贮存槽931、微流道932、蒸发器贮存槽933这种结构实现蒸发器贮存槽933蒸发，可利用不断的蒸发作用，使左侧液源贮存槽931中的新鲜溶胶分子溶液在至少数小时内通过毛细管力补充蒸发损失。
55.检测原理部分：打开箱盖2，预先在管道进液座91内添加检测所需的溶胶分子溶液；关闭箱盖2，并通过通电调节制冷模块96和制热模块97达到预设温度，待达到预设温度后，使负压风扇5通电开始工作，将吸气管13的进气口置于检测区域内，用于采集待检测区域的空气，采集的待检测空气经过检测气体进气口4后，再经过过滤网过滤粗颗粒杂质，再进入到检测腔中，最后采集的待检测空气经过检测上基座94上的检测气进气开口944进入到检测硅晶片93 上的微通道932上方，并经过微流道932，待测空气中的爆炸物分子(如2，4-dnt) 与微流道中的银溶胶结合，并触发胶体的团聚，形成双聚体、三聚体。最后通过拉曼光谱仪7检测获得流道里溶胶区域的拉曼光谱，从而判断待检测空气中是否含有爆炸物。其中双聚体指的是爆炸物分子偶联在两个溶胶之间，其所处位置正好是电磁场增强、拉曼散射增强最强的“热点”位置，处于该位置的2， 4-dnt分子的拉曼散射信号将比吸附在银溶胶单体的2，4-dnt分子的拉曼信号高3-4个数量级，增强达到10
9-10
10
，即为本发明中采用双聚体的原因。
56.在本发明中的溶胶分子溶液优选为银溶胶溶液，银溶胶直径为35-40nm，浓度为10-9mol/l。银溶胶在吸附2，4-dnt后，改变溶胶表面的电荷分布，使得“爆炸物分子－溶胶”的连接体成为电荷极性分子，从而促进与银溶胶单体的连接，形成双聚体。银溶胶溶液的流速控制将会影响到双聚体形成的数量，如果流速过慢，在流体经过激光聚焦区域时很可能出现多种聚合体形式，而且在固定的激光照射时间内，低流速可能导致激光交互作用到的爆炸物分子数量偏少，不利于拉曼散射信号的收集。而如果流速过快，这会使得空气中的爆炸物分子不能充分吸附到溶胶表面，从而造成双聚体的减少，那同样地不利于拉曼散射信
号的收集。利用制冷模块96和制热模块97配合从而控制银溶胶溶液在微通道932的流速。
57.操作过程部分：
58.第一步，按下显示屏幕上的最左侧按钮1号按钮，正视图从左往右依次为1、 2、3、4按钮编号，此时蓄电池10接通，操作面板8包括有显示屏，显示屏通电启动和各个运载设备通电，负压风扇5开始运作。
59.第二步，按下显示屏第2个按钮，此时位于制冷模块96和制热模块97底部的湿度传感器以及背面的温度传感器，开始采集传输并在显示屏内显示数值，待制冷模块96和制热模块97达到预设温度时，制冷模块96的温度保持在保持露点温度，说明检测硅晶片93内的温度已经达到工作条件，制冷模块96的预设温度阀值为0度和制热模块97的预设温度阀值为75度，根据实际情况设计确定，使得流过微通道932的速度适宜，且不影响拉曼光谱仪7的检测。
60.第三步，打开箱盖2，将制备好的溶胶分子预先加入到滴入进液座91内，关闭箱盖2；打开操作面板8上的第3个按钮，此时显示屏上开始传输拉曼光谱仪7检测出的信号。
61.第四步，按下显示屏第4个开关按钮，各负载运载设备断开电源，负压风扇5停止旋转，操作面板断电。