一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置及其使用方法与流程

本发明涉及粉末检测领域，具体涉及一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置及其使用方法。

背景技术：

1、近年来，生产建设中使用的化工品种类和数量随年递增，化工品在运输和仓储过程中的安全情况也越发得到重视。其中具有危险性的粉末化工品也占有不小的比例，但是不透明软材质包装对于粉末类化工品现场快速识别造成极大的干扰。

2、拉曼光谱法快速检测技术由于具备快速、无损检测、水干扰微小和所需待检样品量小等优势，在化学品快速识别领域得到广泛研究。但对于不透明软材质包装内松散粉末类样品的识别也存在技术难点，同时近距离接触样品的检测过程对操作人员也有一定危险性。因此，需要设计一种适用于检测不透明软材质包装内松散粉末样品、避免取出样品并在钻入过程中能防止样品接触镜头的拉曼探头装置及应用方法，既具备现场快速检测能力又保证检测过程的安全性，并做到设计简单、操作便捷、易于市场化推广。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种具备现场快速检测能力又保证检测过程的安全性，适用于检测不透明软材质包装内松散粉末样品、避免取出样品并在钻入过程中能防止样品接触镜头的松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置及其使用方法。此装置结构简单，可以批量生产，操作快速灵活，有利于推广，能够有效解决背景技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置，该装置包括：

4、薄壁弹性分瓣锥体钻头机构，用于钻入待测样品软材质包装的目标位置；

5、可移动拉曼探头机构，用于将样品产生的散射光传输到光谱仪进行检测分析；

6、所述的薄壁弹性分瓣锥体钻头机构包括外套管以及外套管端部设有的可开闭的分瓣锥体；可移动拉曼探头机构包括微型镜头和光纤；微型镜头的焦点位于分瓣锥体张开状态时在尖锥顶点处，光纤穿设在外套管内，微型镜头通过光纤与光谱仪连接。

7、分瓣锥体存在锥体闭合和锥体分瓣张开两种状态。分瓣锥体闭合状态时，分瓣锥体前端为尖头圆锥状，沿尖头向下均匀开出六条紧密裂隙，利用材质本身的弹性自然闭合，并形成承力结构。在薄壁弹性分瓣锥体钻头机构向粉末内钻进时会互相挤紧，保持锥体的形状。锥体分瓣张开状态是可移动拉曼探头机构向前顶进时，其顶端刚性的外缘对尖端的分瓣施力使其向外张开所形成的状态。外套管的上端和下端可为薄壁合金管，中端可为薄壁弹性合金管。外套管可选用高弹性不锈钢材质，材质强度能够保证穿透软材质，如塑料薄膜、纸板等包装，并且外套管壁厚可选为0.3-0.5mm。

8、进一步地，所述的外套管外部套设有利于手指握紧的手柄指环。便于钻进软材质，比如塑料薄膜、纸板等，包装操作。

9、进一步地，所述的手柄指环下方设有的刚性护套光纤，该刚性护套光纤中的光纤与外套管内的光纤一体成型连接。刚性护套光纤外径可选为2-3mm。刚性护套光纤中的刚性护套与刚性护套一体成型连接。

10、进一步地，所述的刚性护套光纤远离手柄指环的一侧设有利于单手握紧的手柄。便于进行将可移动拉曼探头机构向前顶进操作，并且通过手柄内的光纤连接拉曼光谱仪。不难看出，光纤从位于分瓣锥体的微型镜头开始，依次经过外套管、刚性护套光纤和手柄连接拉曼光谱仪。

11、进一步地，所述的刚性护套光纤外套设有限位块，分瓣锥体处于张开状态时，限位块与手柄指环抵接。当限位块向前顶在手柄指环底端时，微型镜头的焦点正好在尖锥的顶点处，确保有效将入射光聚焦至待测样品位置。

12、进一步地，所述的微型镜头包括相互叠加的柱状凸透镜和柱状凹透镜，柱状凸透镜的凸面和柱状凹透镜的凹面朝向远离光纤的一侧，柱状凸透镜位于远离光纤的一侧，柱状凹透镜位于靠近光纤的一侧，并与光纤连接。透镜可选用石英材质，可以降低入射光和激发光在穿透透镜时的损失。

13、进一步地，所述的微型镜头和外套管之间设有可移动的刚性护套，分瓣锥体处于张开状态时，该刚性护套的一端与分瓣锥体内侧抵接。

14、刚性护套为硬质材质，确保内部结构不会受到挤压、摩擦等作用力而损坏，并且当可移动拉曼探头机构向前顶进时，刚性护套顶端刚性的外缘会对尖端的分瓣锥体施力，使分瓣锥体向外张开。另外，刚性护套光纤也由光纤和光纤外的刚性护套组成。

15、进一步地，所述的光纤依次穿设外套管、刚性护套光纤外的刚性护套和手柄，与拉曼光谱仪连接。

16、一种如上所述松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置的使用方法，该方法包括以下步骤：

17、手指握紧手柄指环，将薄壁弹性分瓣锥体钻头机构钻入待测样品软材质包装的目标位置，待接触松散粉末样品后停止钻进操作；

18、握紧手柄指环和手柄，利用手柄将微型镜头向前顶进，直至限位块接触手柄指环底部；

19、进行拉曼光谱检测；

20、握紧手柄指环和手柄，利用手柄将微型镜头拉出后，利用手柄指环将装置取出。

21、进一步地，检测结果不理想时，重复上述所有步骤。

22、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

23、(1)本发明中，有分瓣锥体前端的外套管在不同工作状态下存在锥体闭合和锥体分瓣张开两种状态。锥体闭合状态时，由于材质本身的弹性自然闭合形成的承力结构能够方便钻进软材质，如塑料薄膜、纸板等包装，并且避免松散粉末样品进入钻头内部。除此以外，通过限位快、手柄指环配合使分瓣锥体前端处于锥体分瓣张开状态时，能够确保微型镜头的焦点聚焦在松散粉末样品上进行拉曼光谱检测工作，且包装内部的检测环境能避免外部光线的影响，提高检测的灵敏性；

24、(2)本发明中，薄壁弹性分瓣锥体钻头系统中的外套管设计为薄壁弹性合金管，确保利用外套管材质本身的结构特点使分瓣锥体钻头达到锥体闭合和锥体分瓣张开两种状态。

25、(3)本发明中，利用钻入式的检测技术，确保不取出样品即可完成检测的效果，避免取出样品的潜在危险性。

26、(4)本发明中，利用薄壁弹性分瓣锥体钻头系统和可移动拉曼探头系统可以有效防止软材质包装内松散粉末附着在镜头上影响检测的难题，扩大拉曼光谱法的应用范围。整套装置操作简单便捷，可广泛应用于各种软材质包装内松散粉末样品的检测。

技术特征：

1.一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置，其特征在于，该装置包括：

2.根据权利要求1所述的一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置，其特征在于，所述的外套管(1)外部套设有利于手指握紧的手柄指环(2)。

3.根据权利要求2所述的一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置，其特征在于，所述的手柄指环(2)下方设有的刚性护套光纤(4)，该刚性护套光纤(4)中的光纤与外套管(1)内的光纤(10)一体成型连接。

4.根据权利要求3所述的一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置，其特征在于，所述的刚性护套光纤(4)远离手柄指环(2)的一侧设有利于单手握紧的手柄(5)。

5.根据权利要求3所述的一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置，其特征在于，所述的刚性护套光纤(4)外套设有限位块(3)，分瓣锥体处于张开状态时，限位块(3)与手柄指环(2)抵接。

6.根据权利要求1所述的一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置，其特征在于，所述的微型镜头(6)包括相互叠加的柱状凸透镜(7)和柱状凹透镜(9)，柱状凸透镜(7)的凸面和柱状凹透镜(9)的凹面朝向远离光纤(10)的一侧，柱状凸透镜(7)位于远离光纤(10)的一侧，柱状凹透镜(9)位于靠近光纤(10)的一侧，并与光纤(10)连接。

7.根据权利要求6所述的一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置，其特征在于，所述的微型镜头(6)和外套管(1)之间设有可移动的刚性护套(8)，分瓣锥体处于张开状态时，该刚性护套(8)的一端与分瓣锥体内侧抵接。

8.根据权利要求5所述的一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置，其特征在于，所述的光纤(10)依次穿设外套管(1)、刚性护套光纤(4)外的刚性护套和手柄(5)，与拉曼光谱仪连接。

9.一种如权利要求1-8任一项所述松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置，其特征在于，检测结果不理想时，重复上述所有步骤。

技术总结
本发明涉及一种松散粉末检测用钻入式拉曼探头装置及其使用方法。该装置包括：薄壁弹性分瓣锥体钻头机构、可移动拉曼探头机构；所述的薄壁弹性分瓣锥体钻头机构包括外套管(1)以及外套管(1)端部设有的可开闭的分瓣锥体；可移动拉曼探头机构包括微型镜头(6)和光纤(10)；微型镜头(6)的焦点位于分瓣锥体张开状态时在尖锥顶点处，光纤(10)穿设在外套管(1)内，微型镜头(6)通过光纤(10)与光谱仪连接。与现有技术相比，本发明具有具备现场快速检测能力又保证检测过程的安全性，适用于检测不透明软材质包装内松散粉末样品、避免取出样品并在钻入过程中能防止样品接触镜头等优点。

技术研发人员：商照聪,浦征宇,何源,薛晓康,吴家诚,夏邦玮,张小沁,黄朝峥
受保护的技术使用者：上海化工院检测有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12