[發明專利]空氣中小麥赤霉病致病孢子SERS檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202010322423.0
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111337476B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 翁士狀;儲昭結;李新華;韓凱旋;胡徐進;劉存川;黃林生;梁棟
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 劉濤

1.一種空氣中小麥赤霉病致病孢子SERS檢測裝置，其特征在于：包括氣體混合單元（10）、激光器（30）、空芯光纖（40）、光譜儀（50）以及處理單元（60），所述的氣體混合單元（10）用于抽取待測氣體和能與孢子產生響應的溶膠氣體并將兩者充分混合后通過氣體管路導入至空芯光纖（40）中，激光器（30）發出的光線進入空芯光纖（40）中，空芯光纖（40）中的混合氣體經過激光照射后激發出拉曼光并被光譜儀（50）接收，處理單元（60）接收光譜儀（50）檢測到的拉曼光譜曲線并根據特征峰分析得到空氣中赤霉病致病孢子濃度信息；

所述的空芯光纖（40）包括第一光纖（41）、第二光纖（42）、第三光纖（43）、第四光纖（44）、第五光纖（45）以及光纖轉接頭（80），激光器（30）依次通過第一光纖（41）、第二光纖（42）、第三光纖（43）連接光譜儀（50），第一光纖（41）和第二光纖（42）之間設置有光纖轉接頭（80）用于連接第四光纖（44），第二光纖（42）和第三光纖（43）之間設置有光纖轉接頭（80）用于連接第五光纖（45），第四光纖（44）和第五光纖（45）分別連接氣體混合單元（10）和大氣；

所述的氣體混合單元（10）包括活塞殼體（11）、活塞桿（12）、電動推桿（13）以及霧化器（16），活塞殼體（11）和活塞桿（12）共同構成活塞，活塞桿（12）的外端連接電動推桿（13），活塞殼體（11）上開設有第一進氣口（111）、第二進氣口（112）和出氣口（113），第一進氣口（111）通過第一軟管（14）連接大氣且第一軟管（14）上設置有控制管路通斷的第一控制閥（141），第二進氣口（112）通過第二軟管（15）連接霧化器（16），霧化器（16）將對小麥赤霉病孢子產生特殊響應的SERS增強材料溶膠霧化成氣體，出氣口（113）與第四光纖（44）相連通；

所述的氣體管路包括第三軟管（21）和第四軟管（22），活塞殼體（11）上的出氣口（113）通過第三軟管（21）連接第四光纖（44）且第三軟管（21）上設置有控制管路通斷的第二控制閥（211），第五光纖（45）通過第四軟管（22）連接大氣且第四軟管（22）上設置有控制管路通斷的第四控制閥（221），第三軟管（21）和第四光纖（44）、第四軟管（22）和第五光纖（45）均通過導管-光纖轉換器（90）實現連接；

包括清潔單元（70），清潔單元（70）由氮氣氣源（71）、第五軟管（72）以及第三控制閥（73）構成，第三控制閥（73）設置在第三軟管（21）上且第三控制閥（73）為三通閥，第三控制閥（73）的公共端通過軟管直接連接導管-光纖轉換器（90），第三控制閥（73）的常開端通過軟管連接第二控制閥（211），第三控制閥（73）的常閉端通過第五軟管（72）連接氮氣氣源（71）。

2.如權利要求1所述的空氣中小麥赤霉病致病孢子SERS檢測裝置，其特征在于：所述的激光器（30）發出的激光波長為633nm；第一控制閥（141）為帶螺紋的單向止回閥避免氣體從活塞中流出，第二控制閥（211）和第四控制閥（221）均為帶螺紋的兩通電動球閥，第三控制閥（73）為帶螺紋的電動三通T型換向閥；光纖轉接頭（80）為SMA905型圓盤型轉接頭。

3.一種基于權利要求1-2任一項所述的空氣中小麥赤霉病致病孢子SERS檢測裝置的檢測方法，

其特征在于：包括如下步驟：

A、氣體混合單元（10）抽取待測空氣和能與孢子產生響應的溶膠氣體后充分混勻；

B、氣體混合單元（10）將混勻后的氣體通過氣體管路導入至空芯光纖（40）中；

C、打開激光器（30）和光譜儀（50），激光器（30）發出的激光進入空芯光纖（40）中并激發出拉曼光被光譜儀（50）接收；

D、處理單元（60）接收光譜儀（50）檢測到的拉曼光譜曲線并根據特征峰分析得到空氣中赤霉病致病孢子濃度信息；

所述的步驟A中按如下步驟混合氣體：

A1、保持第二控制閥（211）和霧化器（16）關閉，打開第一控制閥（141），啟動電動推桿（13）推動活塞桿（12）向外運動抽取待測氣體，抽取完畢后停止電動推桿（13）并關閉第一控制閥（141）；

A2、啟動霧化器（16），霧化器（16）將一定量的能與孢子產生響應的溶膠霧化并充入活塞中，充入完畢后關閉霧化器（16）；

A3、啟動電動推桿（13）推動活塞向內運動一定行程壓縮混合氣體使兩者充分混勻；

所述的步驟B中按如下步驟將混合后的氣體導入至入空芯光纖（40）中：

B1、保持第一控制閥（141）和霧化器（16）關閉，打開第二控制閥（211）和第四控制閥（221），啟動電動推桿（13）將混勻后的氣體擠入第一氣體管路中，第一氣體管路由第三軟管（21）、第四光纖（44）、第二光纖（42）、第五光纖（45）和第四軟管（22）構成；

B2、混合氣體充滿第一氣體管路后停止電動推桿（13），并關閉第二控制閥（211）和第四控制閥（221）；

步驟A之前包括如下清潔步驟：

S1、保持第二控制閥（211）的關閉狀態，打開第四控制閥（221）；

S2、將第三控制閥（73）由常開狀態切換至常閉狀態，打開氮氣氣源（71）將氮氣充入第二氣體管路中，第二氣體管路由第五軟管（72）、第三軟管（21）、第四光纖（44）、第二光纖（42）、第五光纖（45）和第四軟管（22）構成；

S3、氮氣充滿第二氣體管路后關閉氮氣氣源（71）和第四控制閥（221），并將第三控制閥（73）切換至常開狀態。