[發明專利]一種快速檢測包裝容器內物質的拉曼光譜方法

有效

• 申請號: 202111169641.6
• 申請日: 2021-10-08
• 公開（公告）號: CN113970539B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 黃梅珍;張超逸;孔麗麗;張燕;于新娜;邱鴻霖;李天林
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明提供一種快速檢測包裝容器內物質的拉曼光譜方法，包括：S1，對被檢測樣品進行物理建模，建立的模型為雙層介質模型，其中，上層介質代表容器壁，屬于均勻介質，下層介質代表待檢測物質，為渾濁散射介質；建立雙層介質模型的光子傳遞模型；S2，按照所述光子傳遞模型進行光子傳遞，對光子在雙層介質模型中的傳遞過程進行蒙特卡羅模擬，找出檢測該樣品所需的最佳偏移距離；S3，在零偏移處和最佳偏移處進行光譜采集；S4，用零偏移處和最佳空間偏移處的拉曼光譜進行比例減法計算，獲取隱藏物質的純凈拉曼光譜。本發明通過提前選擇最佳偏移距離來縮短檢測時間、減少檢測步驟。

技術領域

本發明涉及一種光學檢測方法，具體的，涉及一種快速檢測包裝容器內物質的拉曼光譜方法。

背景技術

空間偏移拉曼光譜技術是一種新型拉曼光譜檢測技術，可用于檢測容器內隱藏的物質。使用時從偏離激光激發點的樣品區域不同位置收集一系列拉曼光譜，在不同空間位置采集到的光譜包含的容器壁和容器內隱藏的物質的相對拉曼光譜的強度不同，使用多元分析法分析采集到的一系列光譜可以獲得隱藏物質的拉曼光譜從而實現了對容器內物質的檢測。該方法需要采集大量的光譜并且進行數據分析處理，因此，所需的光譜采集時間太長，不利于現場快速檢測。

另一方面，拉曼信號屬于一種微弱信號，當收集點與激發光的焦點不在同一空間位置上時，為了采集有效的光譜需要設置更長的CCD積分時間，在使用中常常需要采集一系列光譜并進行分析處理，這將大大加長檢測時間。這種檢測方法極大地限制了空間偏移拉曼光譜的廣泛應用，因此，研究空間偏移拉曼光譜的快速測量方法和技術具有重要的意義和廣泛的應用價值。

經檢索，專利202022830258.8提供了新型空間偏移拉曼檢測系統，201611029580.2提供了空間偏移距離連續可調方案，但均未給出偏移距離的選擇方法以及快速檢測原理，在使用時均需測量大量的光譜數據，不適用于快速檢測。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種快速的空間偏移拉曼檢測方法，通過提前選擇最佳偏移距離來縮短檢測時間、減少檢測步驟。

本發明目的通過下述技術方案實現：

一種快速檢測包裝容器內物質的拉曼光譜方法，包括：

S1，對待檢測樣品進行物理建模，建立的模型為雙層介質模型，其中，上層介質代表容器壁，屬于均勻介質，下層介質代表待檢測物質，為渾濁散射介質；建立雙層介質模型的光子傳遞模型；

S2，按照所述光子傳遞模型進行光子傳遞，對光子在雙層介質模型中的傳遞過程進行蒙特卡羅模擬，找到能收集最多在下層介質產生的拉曼散射光子的位置，該位置對應的偏移距離即為最佳偏移距離；

S3，對實際的待檢測樣品，采用空間偏移拉曼測量系統在零偏移處和最佳空間偏移位置處進行光譜采集；當空間偏移拉曼測量系統的兩個探頭的焦點之間的距離是最佳偏移距離時，采集探頭所在的位置即最佳空間偏移位置；

S4，對零偏移處和最佳空間偏移處的拉曼光譜進行比例減法計算，獲取待檢測物質的純凈拉曼光譜。

可選地，所述雙層介質模型的光子傳遞模型，具體為：

當光子在上層介質中傳遞時，設置介質的吸收系數μ_a、散射系數μ_s和折射率，其中：

利用介質在激發光波長處的吸收系數μ′_a和散射系數μ′_s近似代替介質在整個拉曼波段的吸收系數μ_a(λ)和散射系數μ_s(λ)；同時考慮介質的吸收和散射，總的衰減系數為：

μ′_t＝μ′_s+μ′_a

光束傳遞過l后，經過吸收和散射后的光強為：