物质远程确定装置和物质远程确定方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供能够从远距离处识别有害物质等不确定的物质的物质远程确定装置。一种物质远程确定装置及其方法，该物质远程确定装置包括：向被照射空间照射激光的激光装置(10)；将从激光装置出射的激光的波长转换为多个不同的波长并向被照射空间出射的波长转换装置(20)；对来自被照射物的共振拉曼散射引起的共振拉曼散射光进行聚光和检测的聚光检测装置(30、40、50)；和基于聚光检测装置(30、40、50)的检测结果识别被照射物的处理装置(60)。

Remote determination device and method of substance

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】物质远程确定装置和物质远程确定方法
本专利技术涉及利用共振拉曼散射，从远距离处确定有害物质等不确定的物质的物质远程确定装置和物质远程确定方法。
技术介绍
一直以来，寻求对从远距离处确定可燃性气体等有害物质的技术。作为确定这样的物质的方法，已知有拉曼散射分光法(激光拉曼法)。拉曼散射是在向分子照射单色光时，散射光的频率位移分子中固有的振荡频率的现象，该散射光的频率位移量为物质中固有的量。因此，当向测定对象的物质照射规定的波长的激光时，从被照射激光的物质产生与激光的波长不同的波长的拉曼散射光，通过对该拉曼散射光进行分析，能够确定是否存在作为目标的物质。此外，已知该拉曼散射光的强度与该物质的密度成比例，因此能够从检测出的拉曼散射光的强度测定该物质的浓度。再有，已知在激光波长与物质固有的共振激发波长一致的情况下，由于共振效应，产生明显强度比通常的拉曼散射光(非共振拉曼散射光)高的拉曼散射光(以下，有时称为“共振拉曼散射光”。)。已知有利用上述的拉曼散射光，从远距离处监视确定的物质的方法。例如，在专利文献1中，公开有向监视对象空间照射激光，将与测量对象气体相应的波长的拉曼散射光聚光，并将聚光的拉曼散射光的空间强度分布图像化，由此使泄漏气体可视化的气体泄漏监视方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3783019号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在现有技术中，能够通过使与作为测量对象的物质相应的拉曼散射光聚光，是否存在作为测量对象的物质、以及测定作为测量对象的物质的浓度，但不能从远距离处识别不确定的物质。本专利技术的目的在于提供能够从远距离处识别有害物质等不确定的物质的物质远程确定装置。解决问题的技术手段本专利技术所涉及的物质远程确定装置，包括：具备出射特定波长的激光的振荡器的激光装置；对来自被照射空间的共振拉曼散射光进行聚光和检测的聚光检测装置；和基于所述聚光检测装置的检测结果，识别存在于被照射空间的被照射物的处理装置，该物质远程确定装置包括将从所述激光装置出射的激光的波长转换为多个不同的波长并向被照射空间出射的波长转换装置。也可以构成为，所述振荡器是对比紫外区域高的波长区域的激光进行振荡的振荡器，所述波长转换装置将由所述振荡器振荡的激光的波长转换为紫外区域的激发波长。也可以构成为，还包括使来自所述波长转换装置的出射光在所述被照射空间内扫描的扫描装置，所述处理装置基于所述聚光检测装置的检测结果，测量所述被照射物的位置。也可以构成为，所述波长转换装置包括入射由所述振荡器振荡的激光的波长转换元件和连续地或不连续而阶段性地转换波长转换元件相对于光轴的倾斜角度的旋转装置。也可以构成为，所述波长转换装置包括：将由所述振荡器振荡的激光转换为二次谐波而出射的二次谐波发生元件；将由所述二次谐波发生元件出射的激光转换为三次谐波而出射的三次谐波发生元件；和将由所述三次谐波发生元件出射的激光转换为四次谐波而出射的四次谐波发生元件。也可以构成为，所述波长转换装置包括将由所述四次谐波发生元件出射的激光转换为五次谐波而出射的五次谐波发生元件。也可以构成为，包括多个由所述激光装置和波长转换装置构成的照射系统，从各照射系统分别照射波长不重叠的激光。也可以构成为，所述处理装置还具有预先存储按各种物质表示各激发波长下的共振拉曼散射光的特征图案的激发分布图的存储装置，所述处理装置通过对由所述聚光检测装置检测的检测结果与所述激发分布图进行比较而识别被照射物。也可以构成为，所述聚光检测装置具有仅使第一波长区域透过的第一光学滤光器和仅使中心波长与第一波长区域不同的第二波长区域透过的第二光学滤光器，所述处理装置根据所述各光学滤光器透过的波长区域与按各种所述被照射物产生的共振拉曼散射光的波长的对应关系识别被照射物。也可以构成为，所述处理装置基于检测的被照射物的拉曼散射光的强度测定被照射物的浓度。也可以构成为，所述被照射物为气体状态的有害物质、液体状态的有害物质、固体状态的有害物质或有害微生物。本专利技术所涉及的物质远程确定方法，其特征在于，是向被照射空间照射激光，对来自存在于被照射空间的被照射物的共振拉曼散射光进行聚光和检测，基于所述共振拉曼散射光计算被照射物的位置的物质远程确定方法，出射不同的波长的激光，基于利用不同的波长的激光检测的共振拉曼散射光的检测结果，识别被照射物质。也可以构成为，所述被照射空间为室外空间，通过在所述被照射空间内使所述激光扫描而检测存在于被照射空间的被照射物的位置和浓度。专利技术的效果根据本专利技术，能够从远距离处确定有害物质等不确定的物质。附图说明图1是本实施方式所涉及的物质远程确定装置的立体图。图2是表示构成本实施方式所涉及的物质远程确定装置的激光装置和波长转换装置的详细情况的框图。图3是表示大气污染物质和神经剂的紫外吸收特性的曲线图。图4是表示乙酰甲胺磷和磷酸的紫外-可见光吸收特性的曲线图。图5是表示乙酰甲胺磷和磷酸的共振频谱的曲线图。图6是用于说明本实施方式所涉及的物质远程确定装置的物质远程确定方法的图。图7(A)是混合物A的激发分布图，(B)是混合物B的激发分布图。图8(A)是SO2的共振拉曼激发分布图，(B)是NH3的共振拉曼激发分布图。图9是表示共振拉曼光谱的时间波形的曲线图。图10是第一变形例所涉及的激光装置和波长转换装置的结构图。图11是第二变形例所涉及的激光装置和波长转换装置的结构图。具体实施方式本专利技术所涉及的物质远程确定装置从远距离处检测有害物质，进行该物质的识别和浓度的测量(以下，也简称为确定)。作为能够利用本专利技术所涉及的物质远程确定装置确定的有害物质的一个例子，包含(1)SOx，NOx等大气污染物质，(2)氢，甲烷，丙烷，汽油等可燃性物质，(3)氨气，硫化氢等臭气成分，(4)乙酰甲胺磷，马拉硫磷(ラマチオン)等杀虫·农药成分，(5)VX，塔崩(二甲氨基氰膦酸乙酯)，沙林等神经剂，(6)氰化氯，氰化氢等血液剂，光气等窒息剂，(7)硫芥子气，路易氏气(氯乙烯氯砷)等侵蚀剂，(8)TNT，HNIW等爆炸物，(9)炭疽菌，埃博拉病毒，天花病毒等有害微生物。此外，在本专利技术所涉及的物质远程确定装置中，能够不管有害物质的状态(气体，液体，固体)和生物·非生物，广泛地用于有害物质的确定。图1是本实施方式所涉及的物质远程确定装置1的立体图。如图1所示，本实施方式所涉及的物质远程确定装置1具有激光装置10、波长转换装置20、聚光光学系统30、分光装置40、光检测装置50、处理装置60、显示装置70。如图1所示，物质远程确定装置1是在由波长转换装置20将由激光装置10振荡的脉冲激光转换为规定的紫外线波长后，向被照射物照射，利用聚光光学系统30将所产生的共振拉曼散射光聚光，利用分光装置40和光检测装置50进行检测，利用处理装置60进行分析，将其结果显示于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物质远程确定装置，其特征在于，/n包括：/n具备出射特定波长的激光的振荡器的激光装置；/n对来自被照射空间的共振拉曼散射光进行聚光和检测的聚光检测装置；和/n基于所述聚光检测装置的检测结果，识别存在于被照射空间的被照射物的处理装置，/n包括将从所述激光装置出射的激光的波长转换为多个不同的波长并向被照射空间出射的波长转换装置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170929 JP 2017-1895801.一种物质远程确定装置，其特征在于，
包括：
具备出射特定波长的激光的振荡器的激光装置；
对来自被照射空间的共振拉曼散射光进行聚光和检测的聚光检测装置；和
基于所述聚光检测装置的检测结果，识别存在于被照射空间的被照射物的处理装置，
包括将从所述激光装置出射的激光的波长转换为多个不同的波长并向被照射空间出射的波长转换装置。


2.如权利要求1所述的物质远程确定装置，其特征在于：
所述振荡器是对比紫外区域高的波长区域的激光进行振荡的振荡器，
所述波长转换装置将由所述振荡器振荡的激光的波长转换为紫外区域的激发波长。


3.如权利要求1或2所述的物质远程确定装置，其特征在于：
还包括使来自所述波长转换装置的出射光在所述被照射空间内扫描的扫描装置，
所述处理装置基于所述聚光检测装置的检测结果，测量所述被照射物的位置。


4.如权利要求1～3中的任一项所述的物质远程确定装置，其特征在于：
所述波长转换装置包括入射由所述振荡器振荡的激光的波长转换元件和连续地或不连续而阶段性地转换波长转换元件相对于光轴的倾斜角度的旋转装置。


5.如权利要求1～3中的任一项所述的物质远程确定装置，其特征在于：
所述波长转换装置包括：将由所述振荡器振荡的激光转换为二次谐波而出射的二次谐波发生元件；将由所述二次谐波发生元件出射的激光转换为三次谐波而出射的三次谐波发生元件；和将由所述三次谐波发生元件出射的激光转换为四次谐波而出射的四次谐波发生元件。


6.如权利要求5所述的物质远程确定装置，其特征在于：
所述波长转换装置包括将由所述四次谐波发生元件出射的激光转换为五次谐波而出射的五次谐波发生元件。


7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：朝日一平，杉本幸代，
申请(专利权)人：株式会社四国综合研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP