一种表面增强型拉曼光纤探头及监测仪制造技术

本实用新型专利技术实施例提供一种表面增强型拉曼光纤探头及监测仪，该表面增强型拉曼光纤探头包括：入射光纤和锥面散射镜；锥面散射镜呈锥台状，入射光纤与锥面散射镜的截面较大的端面相连，锥面散射镜的外表面设有金属镀层，金属镀层的外表面设有保护层。本实用新型专利技术实施例提供的一种表面增强型拉曼光纤探头及监测仪，通过设置锥面散射镜和金属镀层，可经过入射激发光对锥面散射镜表面的充分多次激发，使得产生的拉曼散射光强度更高，信号更强，该光纤探头在对液体的拉曼效应检测中更有优势；且锥面散射镜为石英玻璃材质，不易损坏，便于设置，且满足食品级的要求，在对食用类物质进行监测时，可直接与被测物质接触，满足食品级在线监测的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种表面增强型拉曼光纤探头及监测仪
本技术涉及光纤及传感器
，尤其涉及一种表面增强型拉曼光纤探头及监测仪。
技术介绍
目前白酒行业中不少名优白酒生产企业实现了原酒存储及灌装的机械化、自动化，甚至是智能化，对于原酒酿造一直未取得实质突破，如何实现传统酿造工艺与现代科技的融合，实现酿酒现代化，已成为行业的重要课题。白酒生产工艺复杂，实现“智能制造+智慧制造”需要高效、快速的传感器。光谱分析技术以其快速、无损、简便、精确的优点，已应用于果酒、啤酒、葡萄酒等酒类品质检测中。但市面上的国内外光谱分析仪器多采用流通池对射的方法进行光谱扫描，对现场工况和被测样品的要求较高，实时在线监测的难度较大。因此，在这种恶劣工况下实现快速无损在线监测需要一种结构小巧的高效光谱传感器。
技术实现思路
本技术实施例提供一种表面增强型拉曼光纤探头及监测仪，用以解决或部分解决现有技术中光谱分析仪器对现场工况和被测样品的要求较高，实时在线监测的难度较大的问题，实现被测物质的在线监测。本技术实施例提供一种表面增强型拉曼光纤探头，包括：入射光纤和锥面散射镜；所述锥面散射镜呈锥台状，所述入射光纤与所述锥面散射镜的截面较大的端面相连，所述锥面散射镜的外表面设有金属镀层，所述金属镀层的外表面设有保护层。在上述方案的基础上，所述锥面散射镜的截面较小的端面连接有呈柱状的平直段，所述平直段的外侧依次设有金属镀层和保护层。在上述方案的基础上，所述金属镀层包括贵金属镀层；所述保护层包括石墨烯纳米膜镀层。在上述方案的基础上，所述入射光纤的若干个纤芯的尾部与所述锥面散射镜的端面沿周向均匀相连，且所述入射光纤的若干个纤芯分布在所述锥面散射镜的端面的边缘部位。在上述方案的基础上，还包括接收光纤，所述接收光纤与所述锥面散射镜的截面较大的端面相连。在上述方案的基础上，所述接收光纤的若干个纤芯的尾部与所述锥面散射镜的端面沿周向均匀相连，所述接收光纤的若干个纤芯分布在所述锥面散射镜的端面的边缘部位，且所述接收光纤的若干个纤芯与所述入射光纤的若干个纤芯依次间隔设置。在上述方案的基础上，所述入射光纤的尾部集成设有温度监测元件。在上述方案的基础上，所述入射光纤和所述接收光纤的尾部外侧套设有不锈钢外壳。在上述方案的基础上，所述锥面散射镜的外侧设有中空的不锈钢护套。本技术实施例提供一种监测仪，包括上述表面增强型拉曼光纤探头。本技术实施例提供的一种表面增强型拉曼光纤探头及监测仪，通过设置锥面散射镜和金属镀层，可经过入射激发光对锥面散射镜表面的充分多次激发，使得产生的拉曼散射光强度更高，信号更强，该光纤探头在对液体的拉曼效应检测中更有优势；且锥面散射镜为石英玻璃材质，不易损坏，便于设置，且满足食品级的要求，在对食用类物质进行监测时，可直接与被测物质接触，满足食品级在线监测的要求。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术表面增强型拉曼光纤探头实施例的结构示意图；图2为本技术入射光纤和接收光纤与锥面散射镜的连接示意图；图3为本技术锥面散射镜的光路示意图；图4为本技术锥面散射镜的主要参数示意图。附图标记说明：1—入射光纤；2—接收光纤；3—温度监测元件；4—不锈钢外壳；5—锥面散射镜；6—不锈钢护套；7—分叉端；8—合股端；9—金属镀层。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。本技术实施例提供一种表面增强型拉曼光纤探头，参考图1，该光纤探头包括：入射光纤1和锥面散射镜5。锥面散射镜5呈锥台状，入射光纤1与锥面散射镜5的截面较大的端面相连，锥面散射镜5的外表面设有金属镀层9，金属镀层9的外表面设有保护层。本实施例提供的一种表面增强型拉曼光纤探头，在入射光纤1的尾部连接锥面散射镜5，入射光在锥面散射镜5内可进行多次反射，并以消逝波的形式激发处于锥面散射镜5表面的纳米颗粒。金属纳米颗粒在激发光的作用下产生局域表面等离子体共振效应，导致局域场增强，当待测分子处于增强的局域场中时，产生的拉曼散射信号得到大幅增强(SERS效应)。设置锥面散射镜5，可经过入射激发光对锥面散射镜5表面的充分多次激发，使得产生的拉曼散射光强度更高，信号更强，该光纤探头在对液体的拉曼效应检测中更有优势；且锥面散射镜5为石英玻璃材质，不易损坏，便于设置，且满足食品级的要求，在对食用类物质进行监测时，可直接与被测物质接触，满足食品级在线监测的要求。进一步地，在金属镀层9的外侧设置保护层，保护层可为非金属的食品级的镀层。通过保护层可将金属镀层9与被测物质隔离，不仅达到拉曼散射表面增强的目的，也能够满足食品级在线监测的要求。进一步地，拉曼散射原理为：光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射，弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分。非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分，统称为拉曼效应。当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。拉曼散射有如下特点：与入射光频率无关，拉曼位移与入射光频率无关，它与物质振动能级有关。成对斯托克斯线与反斯托克斯线有相同大小的拉曼位移。散射强度小：拉曼光谱对应的峰-斯托克顿峰与反斯托克顿峰的强度很小，只有瑞利散射峰的1‰，所以一般很难检测到。电化学原位拉曼光谱(SESR)：也称为表面增强拉曼光谱，是利用物质分子对入射光所产生的频率发生较大变化的散射现象本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面增强型拉曼光纤探头，其特征在于，包括：入射光纤和锥面散射镜；所述锥面散射镜呈锥台状，所述入射光纤与所述锥面散射镜的截面较大的端面相连，所述锥面散射镜的外表面设有金属镀层，所述金属镀层的外表面设有保护层。/n

【技术特征摘要】
1.一种表面增强型拉曼光纤探头，其特征在于，包括：入射光纤和锥面散射镜；所述锥面散射镜呈锥台状，所述入射光纤与所述锥面散射镜的截面较大的端面相连，所述锥面散射镜的外表面设有金属镀层，所述金属镀层的外表面设有保护层。


2.根据权利要求1所述的表面增强型拉曼光纤探头，其特征在于，所述锥面散射镜的截面较小的端面连接有呈柱状的平直段，所述平直段的外侧依次设有金属镀层和保护层。


3.根据权利要求1所述的表面增强型拉曼光纤探头，其特征在于，所述金属镀层包括贵金属镀层；所述保护层包括石墨烯纳米膜镀层。


4.根据权利要求1至3任一所述的表面增强型拉曼光纤探头，其特征在于，所述入射光纤的若干个纤芯的尾部与所述锥面散射镜的端面沿周向均匀相连，且所述入射光纤的若干个纤芯分布在所述锥面散射镜的端面的边缘部位。


5.根据权利要求4所述的表面增强型拉曼光纤探头，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐击水，徐建平，张子蓬，陈良志，程刚，
申请(专利权)人：武汉奋进智能机器有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42