留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

用于易燃易爆危险化学品快速识别的手机拉曼系统

李天舒 姚齐峰 李红 王帅 董明利

李天舒, 姚齐峰, 李红, 王帅, 董明利. 用于易燃易爆危险化学品快速识别的手机拉曼系统[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(7): 717002-0717002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0717002
引用本文: 李天舒, 姚齐峰, 李红, 王帅, 董明利. 用于易燃易爆危险化学品快速识别的手机拉曼系统[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(7): 717002-0717002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0717002
Li Tianshu, Yao Qifeng, Li Hong, Wang Shuai, Dong Mingli. Smartphone-based Raman system for rapid detection of flammable and explosive chemicals[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(7): 717002-0717002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0717002
Citation: Li Tianshu, Yao Qifeng, Li Hong, Wang Shuai, Dong Mingli. Smartphone-based Raman system for rapid detection of flammable and explosive chemicals[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(7): 717002-0717002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0717002

用于易燃易爆危险化学品快速识别的手机拉曼系统

doi: 10.3788/IRLA201948.0717002
基金项目: 

高等学校学科创新引智计划资助(先进光电子器件与系统学科创新引智基地)(D17021);北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划项目(IDHT20170510);教育部“长江学者与创新团队发展计划”项目(IRT_16R07)

详细信息
    作者简介:

    李天舒(1995-),女,硕士生,主要从事拉曼光谱测试计量技术及仪器方面的研究。Email:litianshu@mail.hfut.edu.cn

    通讯作者: 董明利(1965-),女,教授,博士生导师,主要从事视觉测量技术、精密测量技术与仪器方面的研究。Email:dongml@sina.com
  • 中图分类号: TH744

Smartphone-based Raman system for rapid detection of flammable and explosive chemicals

  • 摘要: 危险化学品泄漏,公共场所爆炸等安全问题时刻威胁公众安全,亟需研究用于危化品现场检测的便携、快速、准确的探测装置。虽然现有的检测装置能够实现对样品的识别,但由于体积大,需要预处理,不适合现场快检。因此,提出了将拉曼系统与手机融合,使其更加便捷,便于实现对危险化学品的现场快速识别。该仪器采用了大数值孔径镜头(F/2.0)替换传统反射光谱仪中凹面反射镜(F/4.0),光学收集效率提高了近4倍,同时利用体相位全息光栅和狭缝空间耦合技术,提高了系统的灵敏度。文中利用设计的拉曼系统对10种易燃易爆危险化学样品进行光谱测试,实现了对危化品的现场检测,10种危化品与数据库的匹配系数能达到95%以上,具有快速、准确、无损的优势,对日后的安检应用领域具有重要意义。
  • [1] Wang Shuai, Xia Jiabin, Yao Qifeng, et al. Fore optical system design for remote laser Raman spectrum detection system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(4):0418004. (in Chinese)
    [2] Yao Qifeng, Wang Shuai, Xia Jiabin, et al. Remote Raman spectrum detection system of material[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11):1103001. (in Chinese)
    [3] West M J, Went M J. Detection of drugs of abuse by Raman spectroscopy[J]. Drug Testing Analysis, 2011,3(9):532-538.
    [4] Stewart S P, Bell S E, Mcauley D, et al. Determination of hydrogen peroxide concentration using a handheld Raman spectrometer:Detection of an explosives precursor[J]. Forensic Science International, 2012, 216(1-3):e5-e8.
    [5] Luo Xiyun, Ye Fei, Wu Laiming, et al. Study of mobile Raman spectroscopy for rapid evaluation of deteriorating of art materials under UV irradiation[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2010, 30(9):2405-2408. (in Chinese)
    [6] Madden O, Chan D M W, Dundon M, et al. Quantifying collagen quality in archaeological bone:Improving data accuracy with benchtop and handheld Raman spectrometers[J]. Journal of Archaeological Science Reports, 2018, 18(4):596-605.
    [7] Liu Teng, Li Lijun, Li Xuan, et al. The SERS spectra detection of norfloxacin on silver nanowires substrate[J]. The Journal of Light Scattering, 2017, 29(4):303-308. (in Chinese)
    [8] Zhang Y, Liu H, Tang J, et al. Non-invasively imaging subcutaneous tumor xenograft by handheld Raman detector with assistance of optical clearing agent[J]. Acs Applied Materials Interfaces, 2017, 9(21):17769-17776.
    [9] Tondepu C, Toth R, Navin C V, et al. Screening of unapproved drugs using portable Raman spectroscopy[J]. Analytica Chimica Acta, 2017, 973(4):75-81.
    [10] Karunathilaka S R, Yakes B J, He K, et al. First use of handheld Raman spectroscopic devices and on-board chemometric analysis for the detection of milk powder adulteration[J]. Food Control, 2018, 92(10):137-146.
    [11] Fan Xianguang, Wang Xin, Xu Yingjie, et al. Design of Raman spectroscopy measurement system based on shiners[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(7):1798-1803. (in Chinese)
    [12] Jentzsch P V, Torrico-Vallejos S, Mendieta-Brito S, et al. Detection of counterfeit stevia products using a handheld Raman spectrometer[J]. Vibrational Spectroscopy, 2016, 83(2):126-131.
    [13] Christesen S D, Guicheteau J A, Curtiss J M, et al. Handheld dual-wavelength Raman instrument for the detection of chemical agents and explosives[J]. Optical Engineering, 2016, 55(7):074103.
    [14] Jehlicka J, Culka A, Bersani D, et al. Comparison of seven portable Raman spectrometers:beryl as a case study[J]. Journal of Raman Spectroscopy, 2017, 48(10):1289-1299.
    [15] Owen H. The impact of volume phase holographic filters and gratings on the development of raman instrumentation[J]. Journal of Chemical Physics, 2007, 84(1):61-66.
    [16] Sharma S K, Misra A K, Lucey P G, et al. Remote pulsed Raman spectroscopy of inorganic and organic materials to a radial distance of 100 meters[J]. Applied Spectroscopy, 2006, 60(8):871-876.
    [17] Gao Xiangjun, Zhu Li, Guo Wenlong. Design and application of high polarized purity metasurface lens[J]. Acta Physica Sinica, 2017, 66(20):50-59. (in Chinese)
    [18] Tang M, Wang X, Xianguang F, et al. High sensitivity and resolution integrated optical system for portable Raman spectrometer[J]. Appl Opt, 2016, 55(26):7195-7203.
    [19] Liu D, Ullman F G, Hardy J R. Raman scattering and lattice-dynamical calculations of crystalline KNO3[J]. Phys.Rev B, 1992, 45(5):2142-2147.
    [20] Waterland M R, Kelley A M. Far-ultraviolet resonance Raman spectroscopy of nitrate ion in solution[J]. Journal of Chemical Physics, 2000, 113(16):6760-6773.
    [21] Schrader B. Infrared and raman spectroscopy:methods and applications[J]. Journal of Molecular Structure Theochem, VCH, 1996, 380(3):283.
    [22] Cai Zhipeng. The study on vibration spectra of correlative organic ester compounds in the Chinese famous liquor[D]. Zhengzhou:Henan University, 2007. (in Chinese)
    [23] Michniewicz N, Muszyński A S, Wrzeszcz W, et al. Vibrational spectra of liquid 1-propanol[J]. Journal of Molecular Structure, 2008, 887(1):180-186.
  • [1] 冯艳硕, 梁密生, 卞晓蒙, 任光辉, 边洪录, 祝连庆.  多元等离子体共振纳米结构的飞秒激光加工与拉曼检测应用 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220522-1-20220522-9. doi: 10.3788/IRLA20220522
    [2] 刘强, 罗芳, 邓小江, 朱梦剑, 朱志宏, 秦石乔.  悬空石墨烯/六方氮化硼异质结焦耳热红外辐射器件的可控制备与光电性能研究(特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(6): 20230218-1-20230218-9. doi: 10.3788/IRLA20230218
    [3] 张容川, 王筱晔, 张洪玮, 刘晓英, 王希涛, 秦胜光, 尹嘉萍, 王琪超, 吴松华.  多普勒激光雷达近地面飞机尾涡反演方法优化 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230160-1-20230160-13. doi: 10.3788/IRLA20230160
    [4] 司赶上, 刘家祥, 李振钢, 宁志强, 方勇华.  石英管增强拉曼光纤探头粉末样品探测 . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20220187-1-20220187-7. doi: 10.3788/IRLA20220187
    [5] 吕嘉明.  利伐沙班的定量检测:拉曼光谱法与远红外吸收光谱法 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20210038-1-20210038-5. doi: 10.3788/IRLA20210038
    [6] 张旭, 于明鑫, 祝连庆, 何彦霖, 孙广开.  基于全光衍射深度神经网络的矿物拉曼光谱识别方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200221-1-20200221-8. doi: 10.3788/IRLA20200221
    [7] 李彬, 王守山, 张旻南, 贾群, 王青.  用于新型精神活性物质检测的手持拉曼光谱仪 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200101-20200101. doi: 10.3788/IRLA20200101
    [8] 林常规, 郭小勇, 王先锋, 张培晴, 刘雪云, 刘永兴, 王锦平, 戴世勋.  As2Se3硫系玻璃非球面镜片的精密模压成型 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 742002-0742002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0742002
    [9] 王聪, 吕冬翔.  晶体拉曼放大器的理论解析 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1105007-1105007(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1105007
    [10] 张春玲, 王凯君, 庞庆.  采用SiPM探测三硝基甲苯的时间分辨拉曼光谱 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1020004-1020004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1020004
    [11] 王帅, 夏嘉斌, 姚齐峰, 董明利, 祝连庆.  远程激光拉曼光谱探测系统前置光学系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 418004-0418004(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0418004
    [12] 刘翠玲, 赵琦, 孙晓荣, 邢瑞芯.  QuEChERS-拉曼光谱法测定黄瓜上的吡虫啉残留量 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1123002-1123002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.1123002
    [13] 张明, 朱绍玲, 高飞, 罗果.  乳腺癌氧合血红蛋白表面增强拉曼光谱研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 433001-0433001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0433001
    [14] 龙青云, 胡素梅, 朱伟玲.  光纤拉曼放大器的最大拉曼增益特性 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 122006-0122006(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0122006
    [15] 姚齐峰, 王帅, 夏嘉斌, 张雯, 祝连庆.  远距离物质拉曼光谱探测系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1103001-1103001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1103001
    [16] 王昕, 吴景林, 范贤光, 许英杰, 卢仙聪, 左勇.  双波长激光移频激发拉曼光谱测试系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 106005-0106005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0106005
    [17] 王仍, 焦翠灵, 徐国庆, 陆液, 张可峰, 杜云辰, 李向阳, 张莉萍, 邵秀华, 林杏潮.  金掺杂碲镉汞外延材料生长及拉曼光谱研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 3046-3050.
    [18] 范贤光, 王昕, 许英杰, 李帆, 王海涛, 左勇.  壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱测试系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1798-1803.
    [19] 李姣, 张天序.  基于Laplacian-Markov先验数据的加权光谱反卷积模型 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3464-3469.
    [20] 吴斌, 陈坤峰, 王恒飞, 应承平, 史学舜, 刘红元, 骆晓森.  用激光拉曼光谱研究乙醇对水分子氢键的影响 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2951-2956.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  431
  • HTML全文浏览量:  92
  • PDF下载量:  56
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-02-10
  • 修回日期:  2019-03-20
  • 刊出日期:  2019-07-25

用于易燃易爆危险化学品快速识别的手机拉曼系统

doi: 10.3788/IRLA201948.0717002
    作者简介:

    李天舒(1995-),女,硕士生,主要从事拉曼光谱测试计量技术及仪器方面的研究。Email:litianshu@mail.hfut.edu.cn

    通讯作者: 董明利(1965-),女,教授,博士生导师,主要从事视觉测量技术、精密测量技术与仪器方面的研究。Email:dongml@sina.com
基金项目:

高等学校学科创新引智计划资助(先进光电子器件与系统学科创新引智基地)(D17021);北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划项目(IDHT20170510);教育部“长江学者与创新团队发展计划”项目(IRT_16R07)

  • 中图分类号: TH744

摘要: 危险化学品泄漏,公共场所爆炸等安全问题时刻威胁公众安全,亟需研究用于危化品现场检测的便携、快速、准确的探测装置。虽然现有的检测装置能够实现对样品的识别,但由于体积大,需要预处理,不适合现场快检。因此,提出了将拉曼系统与手机融合,使其更加便捷,便于实现对危险化学品的现场快速识别。该仪器采用了大数值孔径镜头(F/2.0)替换传统反射光谱仪中凹面反射镜(F/4.0),光学收集效率提高了近4倍,同时利用体相位全息光栅和狭缝空间耦合技术,提高了系统的灵敏度。文中利用设计的拉曼系统对10种易燃易爆危险化学样品进行光谱测试,实现了对危化品的现场检测,10种危化品与数据库的匹配系数能达到95%以上,具有快速、准确、无损的优势,对日后的安检应用领域具有重要意义。

English Abstract

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回