環(huán)境監(jiān)測傳感器的工作原理及設(shè)計

時間：2019-03-16作者：北京百歐博偉生物技術(shù)有限公司瀏覽：159

環(huán)境監(jiān)測傳感器的工作原理及設(shè)計 
今天小編為大家介紹一項國家發(fā)明授權(quán)**——基于拉曼效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測傳感器以及環(huán)境檢測方法。
內(nèi)容說明
本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于拉曼效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測傳感器以及一種環(huán)境檢測方法。
發(fā)明背景
隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染也在日趨嚴(yán)重。在環(huán)境監(jiān)測過程中，人們發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的污染物對環(huán)境中的微生物生存和代謝都產(chǎn)生了很大的影響。由于微生物的多樣性、敏感性，決定了微生物能夠?qū)Νh(huán)境中多種污染情況做出多種反應(yīng)，同時也能反映出環(huán)境污染的歷史狀況。因此，對環(huán)境中微生物進行檢測，對于監(jiān)測環(huán)境污染情況、評價環(huán)境質(zhì)量狀況具有很重要的意義。這種環(huán)境監(jiān)測主要是對環(huán)境液體中的微生物進行檢測，尤其是水體的質(zhì)量。例如：用大腸菌群的數(shù)量作為水體質(zhì)量的指標(biāo)，利用鼠傷寒沙門氏桿菌的組氨酸缺陷變株的回復(fù)突變（即“艾姆氏試驗法”）檢測水體的污染狀況以及食品、飲料、藥物中是否含有致癌變、致畸變、致突變毒物等。
但是，在現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測過程中，對環(huán)境中微生物檢測采取的是現(xiàn)場采樣、實驗室培養(yǎng)、實驗室鑒定分析的方法，存在檢測時間長、成本高、效率低等問題，而且由于沒有及時檢測樣品，中途發(fā)生的變化以及樣品傳輸過程中的污染都會影響到檢測結(jié)果的客觀性。因此，開發(fā)出快速檢測環(huán)境中微生物的方法以及儀器顯得尤為重要。
現(xiàn)有的高精密拉曼光譜傳感系統(tǒng)主要采用顯微鏡、激光系統(tǒng)、單色系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)等部分組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備龐大，不利于現(xiàn)場檢測。手持式拉曼光譜儀精度不高，穩(wěn)定性不夠，只能對少量表面無污染的固體大分子材料進行定性分析，特別是一些能夠產(chǎn)生熒光的物質(zhì)及微生物樣品，容易受到背景熒光的嚴(yán)重干擾，無法進行測試。共振拉曼光譜雖然能夠提高拉曼光譜靈敏度，但是僅能在少數(shù)分子和特定波長的激光上具有相匹配的電子吸收能級，也容易干擾特征物的拉曼光譜。此外，現(xiàn)有的拉曼光譜儀都是將激光**模塊與接收模塊做成一體式，也就是激光**通道與接收通道共同，這樣容易造成干擾。因此，對于環(huán)境微生物的現(xiàn)場監(jiān)測，由于現(xiàn)場工作環(huán)境復(fù)雜、污染物多，就需要開發(fā)一種可以減少干擾、提高選擇性與靈敏度的環(huán)境監(jiān)測傳感器，用于環(huán)境微生物的現(xiàn)場檢測。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于拉曼效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測傳感器，利用紅外、紫外激光互相協(xié)同分析待檢測樣品中微生物的拉曼光譜，提升了微生物檢測的效率，節(jié)省了環(huán)境微生物檢測的成本，提高了環(huán)境監(jiān)測傳感器的分辨率和準(zhǔn)確度。

本發(fā)明所提出的基于拉曼效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測傳感器的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖
為達到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種基于拉曼效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測傳感器，其特征在于，包括外殼，所述外殼上固定設(shè)置有CCD光電轉(zhuǎn)換模塊、紅外激光**模塊、紫外激光**模塊以及樣品池；所述紅外激光**模塊發(fā)出的紅外激光照射到樣品池中待檢測樣品中的微生物時，所述微生物產(chǎn)生拉曼散射，其產(chǎn)生的散射光進入所述CCD光電轉(zhuǎn)換模塊；所述紫外激光**模塊發(fā)出的紫外激光照射到所述樣品池中。
進一步的，所述CCD光電轉(zhuǎn)換模塊包括**殼體和在所述**殼體內(nèi)固定設(shè)置的CCD光電轉(zhuǎn)換芯片、全息反射光柵、**聚光透鏡，所述CCD光電轉(zhuǎn)換芯片與全息反射光柵左右設(shè)置，所述**聚光透鏡位于所述全息反射光柵的下方。所述CCD光電轉(zhuǎn)換模塊還包括**偏振片，所述**偏振片固定在所述**殼體上，所述**偏振片位于所述**聚光透鏡的下方。進一步的，所述紅外激光**模塊，包括*二殼體和在*二殼體內(nèi)上下依次固定設(shè)置的紅外激光管、*二磁光效應(yīng)調(diào)制模塊和*二聚光透鏡，所述*二磁光效應(yīng)調(diào)制模塊包括調(diào)制晶體和調(diào)制線圈，所述調(diào)制線圈套在所述調(diào)制晶體外側(cè)。
進一步的，所述紅外激光管為大于1000nm的紅外激光管。所述紅外激光管為摻鐿元素的釔鋁石榴石固體激光器。所述調(diào)制線圈與所述調(diào)制晶體之間設(shè)置有陶瓷套筒。所述紅外激光**模塊還包括*二偏振片，所述*二偏振片固定在所述*二殼體上，所述*二偏振片設(shè)置在所述紅外激光管和*二磁光效應(yīng)調(diào)制模塊之間。所述*二偏振片的偏振角度與所述**偏振片的偏振角度之間的夾角為45°～90°。所述紫外激光**模塊，包括*三殼體和在*三殼體內(nèi)上下固定設(shè)置的紫外激光管和*二聚光透鏡，所述紫外激光管為小于350nm的深紫外激光管。
所述激光管為紫外可見光激光二極管或準(zhǔn)分子激光器。進一步的，所述紫外激光**模塊還設(shè)置有*三磁光效應(yīng)調(diào)制模塊，所述*三磁光效應(yīng)調(diào)制模塊固定在所述*三殼體上，所述*三磁光效應(yīng)調(diào)制模塊位于紫外激光管和*二聚光透鏡之間。
基于上述的環(huán)境監(jiān)測傳感器的檢測原理，本發(fā)明還提供一種環(huán)境檢測方法，方便、快捷、準(zhǔn)確的監(jiān)測出環(huán)境中微生物的類型以及具體的名稱，提升了環(huán)境微生物檢測的效率，節(jié)省了環(huán)境微生物檢測的成本。
本發(fā)明提供的基于拉曼效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測傳感器，通過設(shè)置紫外激光**模塊和紅外激光**模塊，利用紅外、紫外激光互相協(xié)同分析微生物的拉曼光譜，提升了微生物檢測的效率，提高了檢測精度，節(jié)省了環(huán)境微生物檢測的成本；同時采用了磁光調(diào)制技術(shù)，減小了拉曼光譜傳感系統(tǒng)的體積，有效提高了檢測精度、加快了檢測時間。
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