基于空间外差差分拉曼光谱技术的近海沉积物中微塑料的快速检测系统与检测方法.docx

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (10 )申请公布号 CN 111521599 A( 43 )申请公布日 (10 )申请公布号 CN 111521599 A ( 43 )申请公布日 2020.08.11 ( 21 )申请号 202010540547 .6 ( 22)申请日 2020 .06 .15 (71 )申请人 中国海洋大学 地址 266100 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 薛庆生 卢继涛 杨柏 王楠 栾晓宁 王福鹏 李千 (74 )专利代理机构 济南金迪知识产权代理有限 公司 37219 代理人 赵龙群 ( 51 )Int .Cl . 权利要求书4页 说明书15页 附图3页G01N 21/65( 2006 .01 ) G01N 15/06( 2006 .01 ) G01N 21/64( 2006 .01 ) G06K 9/00( 2006 .01 ) 权利要求书4页 说明书15页 附图3页 ( 54 )发明名称 基于空间外差差分拉曼光谱技术的近海沉积物中微塑料的快速检测系统与检测方法 ( 57 )摘要 CN 111521599 A本发明涉及基于空间外差差分拉曼光谱技术的近海沉积物中微塑料的快速检测系统与检测方法，该检测系统的视觉光源辅以显微单元和荧光成像单元可使微塑料的检测过程更加可视化；荧光成像单元与拉曼检测系统的联合应用， 通过三维位移台的辅助作用，使拉曼检测系统可快速寻找感兴趣的区域，从而自动识别微塑料荧光信号，大大提升检测效率；同时将拉曼光谱技术与标准的光学显微镜相耦合，使所采集到的拉曼信号通过显微单元回到空间外差拉曼光谱仪， 实现同时获取高通量、宽波段、高分辨率的拉曼光谱；通过可调谐激光器对目标样品点的信号进行二次采集，再通过差分计算和多重约束迭代算法，得到纯净的拉曼光谱信号。 CN 111521599 A 2 PAGE 10 2 PAGE 10 CN 111521599 A权 利 要 求 书 1/4 页 CN 111521599 A 1 .基于空间外差差分拉曼光谱技术的近海沉积物中微塑料的快速检测系统，其特征在于，该系统包括三维电动位移台、视觉光源单元、显微单元、可调谐激光器、拼接光栅型空间外差拉曼光谱仪、荧光成像单元和数据采集与存储单元； 所述三维电动位移台上设置有样品台，所述样品台的上方依次设置有显微单元、非偏振分束立方和荧光成像单元，荧光成像单元与所述数据采集与存储单元相连接； 所述视觉光源单元，用于为检测系统提供照明，所述视觉光源单元产生的平行光入射到显微单元所观察的视域区域； 样品台上的被荧光标记的样品，其荧光信号经过显微单元、非偏振分束立方的透射，进入荧光成像单元中进行荧光成像，荧光成像单元将荧光图像传输至数据采集与存储单元进行存储，并在数据采集与存储单元中实现对样品中的微塑料进行定量分析； 可调谐激光器发射出的激光经扩束准直透镜组的扩束准直，二向色镜的反射，再经过非偏振分束立方反射到显微单元，激光聚焦在样品台上样品的表面，样品的表面后向散射出拉曼信号，拉曼信号经显微单元，非偏振分束立方的反射后，再经过二向色镜的透射进入汇聚透镜、耦合透镜，最终传输至拼接光栅型空间外差拉曼光谱仪；可调谐激光器先后发射两个不同波长的激光，对样品点的拉曼光谱实现二次采集，在所述拼接光栅型空间外差拉曼光谱仪中获取样品的拉曼光谱信息，拼接光栅型空间外差拉曼光谱仪将拉曼光谱信息传输至数据采集与存储单元进行存储，并在数据采集与存储单元中得到样品纯净的拉曼光谱。 2 .根据权利要求1所述的基于空间外差差分拉曼光谱技术的近海沉积物中微塑料的快速检测系统，其特征在于，所述可调谐激光器为外腔可调谐激光器，所述可调谐激光器的输出波长分别为780nm和782nm。 3 .根据权利要求1所述的基于空间外差差分拉曼光谱技术的近海沉积物中微塑料的快速检测系统，其特征在于，所述拼接光栅型空间外差拉曼光谱仪中的第一拼接光栅、第二拼接光栅均包括n个子光栅，其中n≥2，每个子光栅的刻线方向和色散方向均相同，并且每个子光栅沿着拼接光栅的刻线方向依次排列；将n个不同刻线的子光栅拼接成一块拼接光栅；进一步优选的，拼接光栅型空间外差拉曼光谱仪中第一拼接光栅、第二拼接光栅均包 括2个子光栅。 4 .根据权利要求1所述的基于空间外差差分拉曼光谱技术的近海沉积物中微塑料的快速检测系统，其特征在于，所述荧光成像单元包括第二小孔光阑、双胶合透镜、前截止滤光片和CCD探测器， 经过非偏振分束立方的透射的荧光信号，在所述荧光成像单元中，依次经过第二小孔光阑、双胶合透镜、前截止滤光片滤光后，最终在CCD探测器中进行荧光成像。 5 .根据权利要求1所述的基于空间外差差分拉曼光谱技术的近海沉积物中微塑料的快速检测系统，其特征在于，所述显微单元采用数