拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置

本申请涉及压水堆分析，尤其是指一种拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置。

背景技术：

1、由于拉曼光谱具有物质特征的“指纹”识辨能力，应用拉曼光谱技术对溶液或气体管道进行实时的原位检测能够为企业提供更为丰富的监测信息，包括物质类别、物质含量以及物质分子的变化。

2、在核工业等领域中，为了实现拉曼光谱的在线实时监测，在待检测物输运管道上制作所需要的光学窗口，并通过该光学窗口将拉曼激光束引入管道内激发管道内物质的拉曼信号，再将激发的拉曼信号通过光学窗口收集分析是目前在线监测过程中获取拉曼散射信号的必要光学信号激发及收集途径。

3、对于传统的拉曼光谱系统通常采用凸透镜作为聚焦光学元件，将入射激光聚焦在待测物质上从而获得较强的拉曼光信号。对于应用拉曼光谱技术进行溶液在线实时检测系统而言，由于凸透镜只能作为一个聚焦光学元件，不能作为与溶液接触并实现溶液隔离、管道耐压功能的机械结构元件。因此，在相关技术中，检测系统中需要将两类功能通过不同的元件实现，比如采用平面式的耐压光学窗口作为透光介质与溶液接触并承压，同时作为激发拉曼光的激光传输通道；采用凸透镜作为聚焦元件，将入射的激光进行聚焦，并经过与溶液接触的光学窗口，使激光聚焦到溶液中激发拉曼光信号。这种方式难免会引入多个光学界面，从而产生光损耗。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种可以提升拉曼散射信号稳定性的拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置。

2、为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

3、一种拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，应用于压水堆无中子辐射源硼酸浓度检测仪，其包括：

4、样品池，用于盛放待测溶液；

5、光路系统，包括封闭的外壳体以及设置在外壳体内部的拉曼探头组件，拉曼探头组件用于发射激光束；

6、法兰视窗，法兰视窗设于外壳体和样品池之间，外壳体通过法兰视窗与样品池连通，激光束穿过法兰视窗作用于待测溶液；

7、其中，拉曼探头组件与样品池之间设有平面超透镜，平面超透镜固定装设于法兰视窗，平面超透镜作用于激光束使得激光束聚焦后作用于待测溶液，以形成拉曼散射信号，平面超透镜的耐压能力不低于3 mpa。

8、进一步地，平面超透镜的表面具有微纳孔结构，以使得从平面超透镜的中心点至其边缘依次改变激光束的相位。

9、进一步地，平面超透镜的基底材料包括以下材料中的至少之一：石英、蓝宝石、氮氧化铝、氟化钙。

10、进一步地，平面超透镜为高数值孔径聚焦物镜，高数值孔径聚焦物镜的孔径大于等于0.1且小于等于0.45。

11、进一步地，高数值孔径聚焦物镜的直径大于等于2 mm且小于等于40 mm。

12、进一步地，平面超透镜的焦距大于等于1 mm且小于等于10 mm。

13、进一步地，平面超透镜的厚度大于等于1 mm且小于等于5 mm。

14、进一步地，光路系统还包括接收拉曼散射信号的信号采样单元，拉曼探头组件接收拉曼散射信号，并将拉曼散射信号传输至信号采样单元，信号采样单元根据拉曼散射信号生成拉曼光谱，其中，拉曼光谱中涵盖表征硼酸特征峰的区间。

15、进一步地，压水堆无中子辐射源硼酸浓度检测仪还包括信号处理系统，用于根据硼酸特征峰的区间确定待测溶液中的硼酸浓度。

16、进一步地，信号采样单元包括光谱仪和ccd相机，光谱仪接收拉曼散射信号，并将拉曼散射信号成像为拉曼光谱，ccd相机采样拉曼光谱，并将采样的拉曼光谱传输至信号处理系统。

17、与现有技术相比，所述拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置通过在拉曼探头组件与待测溶液之间设置平面超透镜，通过平面超透镜将激光束聚焦以后作用在待测溶液上，以形成拉曼散射信号，能够有效减少激光束在聚焦过程中产生的偏差，并降低反射损耗，从而提升拉曼散射信号的稳定性和准确性。

技术特征：

1.一种拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，应用于压水堆无中子辐射源硼酸浓度检测仪，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种拉曼光谱检测用样品池及探头集成装置，应用于压水堆无中子辐射源硼酸浓度检测仪，其包括：样品池，用于盛放待测溶液；光路系统，包括封闭的外壳体以及设置在外壳体内部的拉曼探头组件，拉曼探头组件用于发射激光束；法兰视窗，法兰视窗设于外壳体和样品池之间，外壳体通过法兰视窗与样品池连通，激光束穿过法兰视窗作用于待测溶液；其中，拉曼探头组件与样品池之间设有平面超透镜，平面超透镜固定装设于法兰视窗，平面超透镜作用于激光束使得激光束聚焦后作用于待测溶液，以形成拉曼散射信号，平面超透镜的耐压能力不低于3 MPa。通过上述设置，减小了光传输过程中产生的损耗，以提升拉曼信号的强度。

技术研发人员：孟彦龙,熊朋帆,占春连,徐波,王浩钧,周拯晔,楼贤根,刘思琦,胡昌森,刘晓帅
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23