本發明專利技術公開了一種檢測三聚氰胺的系統及其檢測方法，涉及光纖傳感和光纖氣體檢測領域，光子晶體光纖的纖芯孔中填充有銀納米顆粒，半導體激光器發出的785nm的光經半導體激光器中的光纖輸出，通過第一非球面透鏡、第二非球面透鏡的準直聚焦耦合進光子晶體光纖，激發產生表面增強拉曼散射信號，第三非球面透鏡對表面增強拉曼散射信號進行聚焦；陷波片對表面增強拉曼散射信號進行過濾，得到過濾后的表面增強拉曼散射信號，過濾后的表面增強拉曼散射信號輸入到光譜儀中，實現對三聚氰胺的檢測。采用了基于表面增強拉曼散射的光子晶體光纖實現對液體樣品中的三聚氰胺的定性檢測，由于采用同向收集表面增強拉曼散射信號，從而增加了信號的收集力度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光纖傳感和光纖氣體檢測領域，特別涉及。
技術介紹
三聚氰胺學名三氨三嗪，是一種含氮原子很高的有機化工材料。因其高含氮量使得不法分子對它進行了不恰當利用，摻雜在牛奶、飼料等物質中以造成蛋白質含量虛高的假象，由此而給人類及其他動物帶來嚴重的健康危害。目前對三聚氰胺的檢測方法主要包括固相萃取-離子交換色譜法、熒光光譜法、固相萃取-毛細管電泳法、納米修飾絲電化學免疫法和加壓毛細管電色譜法等。專利技術人在實現本專利技術的過程中發現現有技術中至少存在以下的缺點和不足上述這些方法都有一定的缺點，如分析時間長、不適合現場測定和環境條件限制等，縮小了應用范圍，無法滿足實際應用中的多種需要。
技術實現思路
為了減少分析時間，擴大應用范圍，本專利技術提供了，詳見下文描述一種檢測三聚氰胺的系統，所述系統包括半導體激光器、第一非球面透鏡、第二非球面透鏡、第三非球面透鏡、光子晶體光纖、陷波片和光譜儀，所述光子晶體光纖的纖芯孔中填充有銀納米顆粒，所述半導體激光器發出的 785nm的光經所述半導體激光器中的光纖輸出，通過所述第一非球面透鏡和所述第二非球面透鏡的準直聚焦耦合進所述光子晶體光纖，激發產生表面增強拉曼散射信號，然后通過所述第三非球面透鏡對所述表面增強拉曼散射信號進行聚焦，所述陷波片對所述表面增強拉曼散射信號進行過濾，得到過濾后的表面增強拉曼散射信號，所述過濾后的表面增強拉曼散射信號輸入到所述光譜儀中，實現對三聚氰胺的檢測。所述半導體激光器為FC-D-785A型半導體激光器。所述非球面透鏡型號為354120和354430，并鍍上785nm的增透膜。所述光子晶體光纖型號為Air-6-800型空芯光子晶體光纖。所述陷波片型號為NF03-785E-25，其陷波帶寬為39nm。一種檢測三聚氰胺的方法，所述方法包括以下步驟(1)采用光纖熔接機拉錐方式對光子晶體光纖進行拉錐；(2)將銀納米顆粒填充到所述光子晶體光纖的纖芯孔中；(3)半導體激光器發出的785nm的光經所述半導體激光器中的光纖輸出，通過第一非球面透鏡和第二非球面透鏡的準直聚焦耦合進所述光子晶體光纖，激發產生表面增強拉曼散射信號，第三非球面透鏡對所述表面增強拉曼散射信號進行聚焦；(4)陷波片對所述表面增強拉曼散射信號進行過濾，得到過濾后的表面增強拉曼散射信號；(5)將所述過濾后的表面增強拉曼散射信號輸入到光譜儀中，通過所述光譜儀實現對三聚氰胺的檢測。步驟(1)中的所述采用光纖熔接機拉錐方式對光子晶體光纖進行拉錐具體為首先將光子晶體光纖切割成15cm左右數段，在每段的中間部分去掉其涂覆層，然后利用所述光纖熔接機進行拉錐；設定電極與所述光子晶體光纖的間距d，放電時間以及放電電流，實現所述光子晶體光纖的包層空氣孔塌陷，保持纖芯孔不變。所述銀納米顆粒的半徑為38nm、顆粒之間的間距為0. 7nm。本專利技術提供的技術方案的有益效果是本專利技術提供了，本專利技術采用了基于表面增強拉曼散射的光子晶體光纖實現對液體樣品中的三聚氰胺的定性檢測，由于采用同向收集表面增強拉曼散射信號，從而增加了信號的收集力度，相對于反向收集而言降低了信號的衰減；本專利技術由于采用拉錐技術實現光子晶體光纖的選擇性填充，從而更好地保證光子晶體光纖填充液體后仍存在光子帶隙，從而使得激發光在纖芯內準單模傳輸；由于采用銀納米顆粒懸浮于待測液體樣品，從而實現表面增強拉曼散射基底的制備，相對于纖芯孔內壁制備基底而言，具有更大的增強因子，從而可以實現超低濃度檢測。附圖說明圖1為本專利技術提供的一種檢測三聚氰胺的系統的結構圖；圖2_a為本專利技術提供的光子晶體光纖結構示意圖；圖2_b為本專利技術提供的光子晶體光纖的傳輸譜線圖；圖3_a和圖3_b為本專利技術提供的光子晶體光纖的模式分析圖；圖4為本專利技術提供的光子晶體光纖拉錐原理示意圖；圖5為本專利技術提供的光子晶體光纖拉錐效果圖；圖6為本專利技術提供的一種檢測三聚氰胺的方法的流程圖。附圖中所列部件列表如下所示1 半導體激光器；2 第一非球面透鏡；3:光子晶體光纖；4:陷波片；5 光譜儀；6 第二非球面透鏡；7 第三非球面透鏡。具體實施例方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術實施方式作進一步地詳細描述。為了減少分析時間，擴大應用范圍，本專利技術實施例提供了，詳見下文描述PCF (Photonic Crystal Fiber，光子晶體光纖)，也稱作微結構光纖或多孔光纖。 自1996年第一根PCF出現以后，隨著對其深入研究，各種形式結構的PCF相繼出現。由于PCF的周期性結構所帶來的上述獨特性能，使光纖的應用領域進一步擴大，尤其在光纖傳感領域。利用PCF的相關特性，可以制成多種類型的傳感器。PCF傳感器具有高穩定性、寬波長范圍工作等特點，并且還可以在極端溫度下工作。表面增強拉曼散射技術自被發現以來就得到充分重視及利用，在超低濃度樣品甚至是單分子檢測中具有無可比擬的優勢。光子晶體光纖的獨特周期性陣列結構，作為表面增強拉曼散射SERS傳感器的一個新型理想平臺得到迅猛發展，且進一步拓寬表面增強拉曼散射傳感器的應用領域。PCF的獨特性質與SERS傳感器相結合，構成了新型傳感器—— SERS PCF傳感器，并在化學、生物及環境檢測中得到廣泛的應用。一種檢測三聚氰胺的系統，參見圖1，包括半導體激光器1、第一非球面透鏡2、第二非球面透鏡6、第三非球面透鏡7、光子晶體光纖3、陷波片4和光譜儀5，其中，光子晶體光纖3的纖芯孔中填充有銀納米顆粒，半導體激光器1發出的 785nm的光經半導體激光器1中的光纖輸出，通過第一非球面透鏡2、第二非球面透鏡6的準直聚焦耦合進光子晶體光纖3，激發產生表面增強拉曼散射信號，然后通過第三非球面透鏡7對表面增強拉曼散射信號進行聚焦；陷波片4對表面增強拉曼散射信號進行過濾，得到過濾后的表面增強拉曼散射信號，過濾后的表面增強拉曼散射信號輸入到光譜儀5中，實現對三聚氰胺的檢測。其中，將銀納米顆粒填充進光子晶體光纖3的纖芯孔作為表面增強拉曼散射基底，利用表面增強拉曼散射原理，在纖芯孔內利用表面增強拉曼散射基底從而激發產生表面增強拉曼散射信號，并采用同向收集過濾后的表面增強拉曼散射信號，過濾后的表面增強拉曼散射信號輸入到光譜儀5中，實現對三聚氰胺檢測目的。進一步地，為了提高檢測結果的穩定性，本專利技術實施例中的半導體激光器1優選為長春新產業光電公司的FC-D-785A型半導體激光器，其輸出波長為785士0. 3nm，譜線寬度小于0. 2，此光源采用的是光纖輸出，光纖數值孔徑為0. 22，經光纖耦合后的輸出功率為 300mff,且穩定性在3 %以內。進一步地，為了配合光源的光纖輸出，非球面透鏡采用LightPath生產的非球面透鏡，非球面透鏡型號為354120和3M430，并鍍上785nm的增透膜。進一步地，為了更好的傳輸785nm的激發光，并且為激發光與待測物質提供更大的接觸面積，光子晶體光纖3采用丹麥NKT Photonics公司生產的Air-6_800型空芯光子晶體光纖，參見圖2-a、圖2-b、圖3-a、圖3-b。其中圖2_a是Air-6_800的幾何結構示意圖及傳輸譜線圖，其結構中心為大的空氣孔、包層為9層小的空氣孔，待測物質與激發光在大的空氣孔內相互作用，以激發拉曼信號。圖2-b是其傳本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種檢測三聚氰胺的系統，其特征在于，所述系統包括：半導體激光器、第一非球面透鏡、第二非球面透鏡、第三非球面透鏡、光子晶體光纖、陷波片和光譜儀，所述光子晶體光纖的纖芯孔中填充有銀納米顆粒，所述半導體激光器發出的７８５ｎｍ的光經所述半導體激光器中的光纖輸出，通過所述第一非球面透鏡和所述第二非球面透鏡的準直聚焦耦合進所述光子晶體光纖，激發產生表面增強拉曼散射信號，然后通過所述第三非球面透鏡對所述表面增強拉曼散射信號進行聚焦，所述陷波片對所述表面增強拉曼散射信號進行過濾，得到過濾后的表面增強拉曼散射信號，所述過濾后的表面增強拉曼散射信號輸入到所述光譜儀中，實現對三聚氰胺的檢測。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：姚建銓，邸志剛，張培培，陸穎，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：12
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