[發明專利]用于大宗及貴重貨品進出口檢測的聯合光譜檢測方法

有效

• 申請號: 201710010261.5
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106841171B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 萬雄;王建宇;王泓鵬;袁汝俊;張銘
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71;G01N23/223
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

1.一種用于大宗及貴重貨品進出口檢測的聯合光譜檢測方法，該方法是在聯合光譜檢測儀上實現的，所述的聯合光譜檢測儀的儀器整機(1)包括主控制器(38)、用戶交互顯示屏(40)、集成多路穩壓電源(41)、LIBS子系統、測距子系統、卡式望遠鏡、XRF子系統及雙波長激光拉曼BLR子系統；其特征在于聯合光譜方法包括以下步驟：

1)遠程LIBS粗檢

主控制器發出控制指令啟動測距激光器，測距激光器發出的連續激光沿測距光軸行進，通過測距擴束鏡擴束，透過半反鏡，經測距多色鏡反射后沿主光軸方向穿進卡式望遠鏡的主鏡的中心孔，經次鏡反射，再由主鏡反射并聚焦至遠距離的貨品測試對象，由于卡式望遠鏡的焦距與貨品距離不匹配，因此此時為散焦狀態；貨品測試對象的后向散射回波沿主光軸反向行進，首先由主鏡反射，再經次鏡反射，穿出中心孔，經測距多色鏡反射后沿測距光軸行進，再經半反鏡反射后沿測距次光軸行進，由測距傳感器接收，測距傳感器的傳感信號傳送至主控制器進行分析，得出回波強度值；主控制器發出指令啟動次鏡驅動機構帶動次鏡沿主光軸連續移動，改變卡式望遠鏡的焦距，不斷測試回波強度值，當回波強度達到峰值時，主控制器發出指令關閉次鏡驅動機構，使次鏡停止運動，此時達到精確聚焦狀態；

在精確聚焦狀態下，主控制器設定時序控制器的延遲時間d，并由時序控制器首先啟動LIBS激光器，然后在延遲d之后，啟動四通道光譜儀曝光接收LIBS的回波信號；其工作過程為：

LIBS激光器發出的脈沖激光沿LIBS光軸行進，通過LIBS擴束鏡擴束，再經LIBS雙色鏡反射后沿主光軸行進，透過測距多色鏡后穿進卡式望遠鏡的主鏡的中心孔，經次鏡反射，再由主鏡反射并聚焦至遠距離的貨品測試對象，貨品測試對象被激發產生的LIBS信號沿主光軸反向行進，首先由主鏡反射，再經次鏡反射，穿出中心孔，透過測距多色鏡后由LIBS信號采集鏡收集，通過尾纖進入四通道光譜儀，經過光柵分光，光電轉換后的光譜數據送入主控制器進行存儲分析；

主控制器的LIBS物質分析軟件程序對采集的遠程LIBS光譜數據進行分析，得出貨品測試對象的物質元素組成，及含量的粗檢值，如果認為無問題，就可放行貨物；反之，如果判斷可疑則進入下一步近程精測；

2)近程綜合光譜精測

將大宗及貴重貨品進出口檢測的聯合光譜儀移近貨品測試對象，使貨品測試對象貼合近程測試點限位擋板，主控制器發出指令啟動次鏡驅動機構帶動次鏡沿主光軸移至主鏡與次鏡距離最遠的位置，此時，卡式望遠鏡的焦距最短，LIBS激光器發射出的激光經卡式望遠鏡聚焦將會聚于近程測試點；

主控制器發出指令由時序控制器首先啟動LIBS激光器，然后在延遲d之后，啟動四通道光譜儀曝光接收LIBS的回波信號；

主控制器的LIBS物質分析軟件程序對采集的近程LIBS光譜數據進行分析，得出貨品測試對象的包括輕、重元素在內的元素組成，以及各元素的含量值；

主控制器發出指令啟動X射線管，X射線管發出的X射線沿XRF發射光軸行進，經X射線聚焦鏡聚焦至近程測試點，貨品測試對象產生的X射線熒光信號沿XRF接收光軸行進，經采集通道后被X射線探測器接收，再經前置放大器放大，進入頻譜分析器分析，XRF光譜數據送入主控制器進行存儲分析；

主控制器的XRF物質分析軟件程序對采集的近程XRF光譜數據進行分析，得出貨品測試對象的重元素的組成及精確含量，并將元素組成及含量結果與LIBS近程檢測結果進行綜合，得到輕重元素的組成及含量，可對大宗貨物和貴重貨品進行組成含量測定，進行防偽報檢測并建立相應的數據庫；

主控制器發出指令啟動785nm拉曼激光器，785nm拉曼激光器發射出的785nm連續激光經785nm拉曼發射光纖進入785nm拉曼探頭，經過其內部的785nm干涉濾光片形成窄線寬激光射出，經雙波長拉曼反射鏡反射后沿主光軸行進，經拉曼透鏡會聚至近程測試點，貨品測試對象產生的后向拉曼散射信號沿主光軸反向行進，透過拉曼透鏡后進入785nm拉曼探頭，經過其內部的785nm瑞利濾光片后進入785nm拉曼接收光纖，再通過光纖合束器后，進入四通道光譜儀的第4通道，經過光柵分光，光電轉換后的785nm拉曼光譜數據送入主控制器進行存儲分析；

主控制器發出指令啟動808nm拉曼激光器，808nm拉曼激光器發射出的808nm連續激光經808nm拉曼發射光纖進入808nm拉曼探頭，經過其內部的808nm干涉濾光片形成窄線寬激光射出，經雙波長拉曼反射鏡反射后沿主光軸行進，經拉曼透鏡會聚至近程測試點，貨品測試對象產生的后向拉曼散射信號沿主光軸反向行進，透過拉曼透鏡后進入808nm拉曼探頭，經過其內部的808nm瑞利濾光片后進入808nm拉曼接收光纖，再通過光纖合束器后，進入四通道光譜儀的第4通道，經過光柵分光，光電轉換后的808nm拉曼光譜數據送入主控制器進行存儲分析；

主控制器的雙波長激光拉曼BLR物質分析軟件程序對采集的近程785nm及808nm拉曼光譜數據進行分析，通過差分的方法去除熒光干擾，根據雙波長拉曼頻移量及強度，得出貨品測試對象的高分子組成及含量，可進行有毒有害物分析。