日前，一項國家發(fā)明授權(quán)專利——基于拉曼效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測傳感器以及環(huán)境檢測方法誕生。該專利由青島中一監(jiān)測有限公司申請，并于2018年8月24日獲得授權(quán)公告。本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于拉曼效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測傳感器以及一種環(huán)境檢測方法。

發(fā)明背景

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染也在日趨嚴(yán)重。在環(huán)境監(jiān)測過程中,人們發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的污染物對環(huán)境中的微生物生存和代謝都產(chǎn)生了很大的影響。由于微生物的多樣性、敏感性，決定了微生物能夠?qū)Νh(huán)境中多種污染情況做出多種反應(yīng)，同時也能反映出環(huán)境污染的歷史狀況。因此，對環(huán)境中微生物進行檢測，對于監(jiān)測環(huán)境污染情況、評價環(huán)境質(zhì)量狀況具有很重要的意義。這種環(huán)境監(jiān)測主要是對環(huán)境液體中的微生物進行檢測，尤其是水體的質(zhì)量。例如：用大腸菌群的數(shù)量作為水體質(zhì)量的指標(biāo)，利用鼠傷寒沙門氏桿菌的組氨酸缺陷變株的回復(fù)突變(即“艾姆氏試驗法”)檢測水體的污染狀況以及食品、飲料、藥物中是否含有致癌變、致畸變、致突變毒物等。

但是，在現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測過程中，對環(huán)境中微生物檢測采取的是現(xiàn)場采樣、實驗室培養(yǎng)、實驗室鑒定分析的方法，存在檢測時間長、成本高、效率低等問題，而且由于沒有及時檢測樣品，中途發(fā)生的變化以及樣品傳輸過程中的污染都會影響到檢測結(jié)果的客觀性。因此，開發(fā)出快速檢測環(huán)境中微生物的方法以及儀器顯得尤為重要。

現(xiàn)有的高精密拉曼光譜傳感系統(tǒng)主要采用顯微鏡、激光系統(tǒng)、單色系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)等部分組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備龐大，不利于現(xiàn)場檢測。手持式拉曼光譜儀精度不高，穩(wěn)定性不夠，只能對少量表面無污染的固體大分子材料進行定性分析，特別是一些能夠產(chǎn)生熒光的物質(zhì)及微生物樣品，容易受到背景熒光的嚴(yán)重干擾，無法進行測試。共振拉曼光譜雖然能夠提高拉曼光譜靈敏度，但是僅能在少數(shù)分子和特定波長的激光上具有相匹配的電子吸收能級，也容易干擾特征物的拉曼光譜。此外，現(xiàn)有的拉曼光譜儀都是將激光發(fā)射模塊與接收模塊做成一體式，也就是激光發(fā)射通道與接收通道共同，這樣容易造成干擾。因此，對于環(huán)境微生物的現(xiàn)場監(jiān)測，由于現(xiàn)場工作環(huán)境復(fù)雜、污染物多，就需要開發(fā)一種可以減少干擾、提高選擇性與靈敏度的環(huán)境監(jiān)測傳感器，用于環(huán)境微生物的現(xiàn)場檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于拉曼效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測傳感器，利用紅外、紫外激光互相協(xié)同分析待檢測樣品中微生物的拉曼光譜，提升了微生物檢測的效率，節(jié)省了環(huán)境微生物檢測的成本，提高了環(huán)境監(jiān)測傳感器的分辨率和準(zhǔn)確度。

本發(fā)明所提出的基于拉曼效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測傳感器的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖

為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種基于拉曼效應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測傳感器，其特征在于，包括外殼，所述外殼上固定設(shè)置有CCD光電轉(zhuǎn)換模塊、紅外激光發(fā)射模塊、紫外激光發(fā)射模塊以及樣品池；所述紅外激光發(fā)射模塊發(fā)出的紅外激光照射到樣品池中待檢測樣品中的微生物時，所述微生物產(chǎn)生拉曼散射，其產(chǎn)生的散射光進入所述CCD光電轉(zhuǎn)換模塊；所述紫外激光發(fā)射模塊發(fā)出的紫外激光照射到所述樣品池中。

進一步的，所述CCD光電轉(zhuǎn)換模塊包括第一殼體和在所述第一殼體內(nèi)固定設(shè)置的CCD光電轉(zhuǎn)換芯片、全息反射光柵、第一聚光透鏡，所述CCD光電轉(zhuǎn)換芯片與全息反射光柵左右設(shè)置，所述第一聚光透鏡位于所述全息反射光柵的下方。所述CCD光電轉(zhuǎn)換模塊還包括第一偏振片，所述第一偏振片固定在所述第一殼體上，所述第一偏振片位于所述第一聚光透鏡的下方。進一步的，所述紅外激光發(fā)射模塊，包括第二殼體和在第二殼體內(nèi)上下依次固定設(shè)置的紅外激光管、第二磁光效應(yīng)調(diào)制模塊和第二聚光透鏡，所述第二磁光效應(yīng)調(diào)制模塊包括調(diào)制晶體和調(diào)制線圈，所述調(diào)制線圈套在所述調(diào)制晶體外側(cè)。