[實用新型]一種氫氣雜質痕量的SERS檢測儀

有效

• 申請號: 202223567157.1
• 申請日: 2022-12-21
• 公開（公告）號: CN219369573U
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 張真;苗乃乾;張蕾蕾;肖作
• 申請（專利權）人: 山東氫谷新能源技術研究院
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/55;G01N21/01
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 周杰

1.一種氫氣雜質痕量的SERS檢測儀，其特征在于，包括：輸入光路，所述輸入光路包括：由處理單元(11)驅動的半導體激光器(1)，所述半導體激光器(1)的輸出光路設置準直透鏡(2)和濾光鏡(3)，所述濾光鏡(3)后的光路上設置用于聚焦的柱面透鏡(4)，所述柱面透鏡(4)與其焦點之間設置將聚焦后激光反射到氫敏SERS傳感芯片(6)的反射鏡(5)；

所述氫敏SERS傳感芯片(6)貼合所述輸入光路設置，且所述氫敏SERS傳感芯片(6)內設置吸附氫氣且增強拉曼散射的復合襯底(62)，所述復合襯底(62)設置于所述反射鏡(5)的反射光路上，所述氫敏SERS傳感芯片(6)的出光口設置瑞利散射濾光鏡(8)；

與所述輸入光路相背的所述氫敏SERS傳感芯片(6)一側貼合輸出光路，所述輸出光路包括處于出射光光路上的分光光柵(9)，所述分光光柵(9)將光反射向CCD成像模塊(7)；所述CCD成像模塊(7)將采集的光譜信號發送給所述處理單元(11)處理。

2.根據權利要求1所述氫氣雜質痕量的SERS檢測儀，其特征在于，所述氫敏SERS傳感芯片(6)包括：設置于扁平芯片基底中的容納腔(61)，所述容納腔(61)底面設置所述瑞利散射濾光鏡(8)，所述容納腔(61)的頂面配置起到聚光作用的凹面反射鏡，所述凹面反射鏡將射向頂面的光反射到所述瑞利散射濾光鏡(8)，所述容納腔(61)的一組相對側面上分別設置進氣通道和出氣通道。

3.根據權利要求2所述氫氣雜質痕量的SERS檢測儀，其特征在于，所述氫敏SERS傳感芯片(6)的出氣通道經設置第一電子閥門的管路連接負壓泵(10)，所述氫敏SERS傳感芯片(6)的進氣通道經設置第二電子閥門的管路連接進氣口，所述進氣口設置過濾器，所述負壓泵(10)、所述第一電子閥門和所述第二電子閥門連接所述處理單元(11)。

4.根據權利要求1所述氫氣雜質痕量的SERS檢測儀，其特征在于，所述復合襯底(62)包括：三維碳管襯底，所述三維碳管襯底是碳納米管薄膜形成的孔隙率大于90％、平均孔徑為50-100nm的三維碳管結構，所述碳納米管薄膜的厚度為20-40μm、密度為0.5-1g/cm³。

5.根據權利要求1所述氫氣雜質痕量的SERS檢測儀，其特征在于，所述濾光鏡(3)為帶通濾光鏡。

6.根據權利要求1所述氫氣雜質痕量的SERS檢測儀，其特征在于，所述CCD成像模塊(7)包括：CCD陣列和CCD外圍驅動電路，其中所述CCD外圍驅動電路包括：采集CCD陣列信號的放大電路、濾波電路和模數轉換電路，為所述CCD陣列和所述模數轉換電路提供時鐘信號和為所述CCD陣列提供驅動信號的CPLD，為所述CCD陣列、所述模數轉換電路和所述CPLD供電以及為所述CCD陣列提供參考電壓的多級供電電路，所述CPLD連接所述模數轉換電路的輸出，所述CPLD連接所述處理單元(11)。

7.根據權利要求1所述氫氣雜質痕量的SERS檢測儀，其特征在于，所述半導體激光器(1)和所述CCD成像模塊(7)處設置制冷機構(12)，所述制冷機構(12)采用風冷、液冷和半導體制冷中的任意一種，所述制冷機構(12)經驅動電路連接所述處理單元(11)。

8.根據權利要求1所述氫氣雜質痕量的SERS檢測儀，其特征在于，所述半導體激光器(1)的出射光經分光器分為多路，對應每條光路均配置相應的所述準直透鏡(2)、所述濾光鏡(3)、所述柱面透鏡(4)、所述反射鏡(5)、所述氫敏SERS傳感芯片(6)、所述瑞利散射濾光鏡(8)、所述分光光柵(9)和所述CCD成像模塊(7)。

9.根據權利要求8所述氫氣雜質痕量的SERS檢測儀，其特征在于，不同光路對應的所述氫敏SERS傳感芯片(6)中配置對不同雜質靈敏性具有差異的所述復合襯底(62)。