拉曼檢測系統及利用該拉曼檢測系統檢測爆炸物的方法

2023-05-17 02:45:31 1

專利名稱：拉曼檢測系統及利用該拉曼檢測系統檢測爆炸物的方法
技術領域：
本發明涉及一種拉曼檢測技術，尤其涉及一種用於檢測爆炸物的拉曼檢測系統 及利用該拉曼系統檢測爆炸物的方法。
背景技術：
在世界範圍內，恐怖爆炸事件呈逐年上升趨勢，且大多發生在人口密集的地 方，如超市、機場、火車站或廣場，嚴重威脅著人們生命財產安全，近年來，僅恐怖爆 炸一項就佔全球恐怖活動的一半以上。同時，隨著爆炸物應用範圍的拓廣、爆炸物新品 種的出現以及對爆炸物隱藏手段的進步，存在於現場環境中的爆炸物一般難以定位或不 方便取樣，如該爆炸物藏匿於隱蔽處、安置在高處或不方便拆卸的位置。因此，傳統的 爆炸物檢測技術越來越受到挑戰。研究快速響應、高準確性和高靈敏度的檢測系統，尤 其是能夠在現場環境中檢測可能存在的爆炸物的檢測系統對提高安全防範能力具有至關 重要的意義。
拉曼檢測系統是20世紀末發展起來的一種痕量檢測系統，其利用拉曼光譜獲取 分子或官能團振動模式的信息。拉曼光譜稱之為分子的「指紋光譜」，其可提供分子的 詳細結構信息，如化學鍵的類型、強度、角度、構像變化等。因此該拉曼檢測系統檢測 結果較準確，被用來檢測各種生化物質，具有廣泛的應用前景。且該拉曼檢測系統具有 快速響應、高選擇性、高靈敏度等特徵。所述拉曼檢測系統一般包括一發射模塊、一具 高敏感性或高增強因子的拉曼散射基底及一接收模塊。所述發射模塊用於向所述拉曼散 射基底發射一光束。所述拉曼散射基底用於承載一樣品，並將所述發射模塊發射過來的 光束進行散射。所述接收模塊用於收集從所述拉曼散射基底散射的拉曼散射光，並形成 一拉曼光譜特徵圖給予顯示。
在現場環境中，爆炸物樣品主要以三種方式存在，包括氣態樣品(如樣品蒸 氣)、固態樣品(如樣品粉末、吸附有樣品的固體顆粒等)及液態樣品(如內溶樣品成分 的液滴、熔融態樣品等)。在現有技術中，所述拉曼檢測系統大多只能檢測與其拉曼拉 曼散射基底直接接觸的液態樣品或固態樣品。在需要檢測多個待測物中可能存在的樣品 時，需要從每一待測物中取樣進行檢測，如將呈液態的待測物直接滴在所述拉曼散射基 底表面進行檢測，將呈固態的待測物配置成溶液或製備成粉末狀滴在或分散在所述拉曼 散射基底表面進行檢測。在需要檢測現場環境中可能存在的爆炸物時，由於待測物或疑 似爆炸物的數量龐大，在檢測時需對每一個待測物都進行取樣，取樣數目過大，取樣過 程比較繁瑣。
為將所述拉曼檢測系統應用於現場環境中的爆炸物檢測，Chaney.Raymond.John 等人於1995年8月20日申請，於1996年2月四日公開的第WO 96/06346號世界公開 專利申請揭示了一種拉曼檢測系統，並利用該拉曼檢測系統檢測現場環境中可能存在的 爆炸物。該拉曼檢測系統採用一登機卡作為拉曼散射基底。乘客如有接觸爆炸物，其在 登機前更換該登機卡時將會在該登機卡留下爆炸物痕跡，即殘留在手指的爆炸物將散落4在該登機卡表面或者隨汗漬附著在該登機卡表面，從而完成對爆炸物的取樣。通過檢測 所述登記卡即可大致確定攜帶有爆炸物的乘客。該拉曼檢測系統在一定程度上減小了待 測物的數量，待測物的數量與乘客數量相等；也相對簡化了取樣工作，乘客在拿到登機 卡時能夠自動完成取樣。
然而，在檢測現場環境中的可能存在的爆炸物時，所述第WO 96/06346號公開 專利申請所揭示的拉曼檢測系統依然具有一定的局限性。該拉曼檢測系統對所有乘客進 行取樣，工作量大且還有可能延誤時間，攜帶爆炸物的乘客數量極少，但卻要對每一乘 客進行檢測，檢測周期太長，從而導致檢測效率低下，尤其是在人口密集及人口流動大 的場合。且該拉曼檢測系統也僅能檢測到乘客最近有接觸其攜帶的爆炸物的情形，而 難以檢測到未接觸爆炸物的乘客攜帶爆炸物的情形，更難以檢測到藏在隱蔽位置的爆炸 物，即該拉曼檢測系統的精度較差。綜上所述，所述拉曼檢測系統雖然對單一待測物具 有快速響應、高選擇性、高靈敏度等優點。但在檢測現場環境中可能存在的爆炸物時， 該拉曼檢測系統的檢測精度及檢測效率有待進一步提高。發明內容
有鑑於此，確有必要提供一種檢測精度及檢測效率較高的拉曼檢測系統及利用 該拉曼檢測系統檢測爆炸物的方法。
一種拉曼檢測系統，其包括一發射模塊、一拉曼散射基底及一接收模塊。所述 發射模塊用於向所述拉曼散射基底發射一光束。所述拉曼散射基底用於將所述發射模塊 發射過來的光束進行散射。所述接收模塊用於收集從所述拉曼散射基底散射的散射光， 形成一拉曼光譜特徵圖。所述拉曼散射基底包括一碳納米管複合膜，所述碳納米管複合 膜包括多個碳納米管及設置在碳納米管表面的金屬顆粒。所述多個碳納米管相互大致平 行且大致平行於所述碳納米管複合膜表面。
一種拉曼檢測系統，其包括一發射模塊、一拉曼散射基底及一接收模塊。所述 發射模塊用於向所述拉曼散射基底發射一光束。所述拉曼散射基底用於將所述發射模塊 發射過來的光束進行散射。所述接收模塊用於收集從所述拉曼散射基底散射的散射光， 形成一拉曼光譜特徵圖。所述拉曼散射基底包括由至少兩層碳納米管膜層疊形成的層狀 結構及設置在所述層狀結構表面的多個金屬顆粒。所述碳納米管膜包括多個碳納米管， 該多個碳納米管相互大致平行且大致平行於所述碳納米管膜表面，相鄰的碳納米管通過 範德華力首尾相連。相鄰兩個碳納米管膜之間通過範德華力緊密結合，且相鄰碳納米管 膜中的碳納米管的排列方向大致垂直。所述多個金屬顆粒間隔設置且相鄰兩個金屬顆粒 之間的間隙在1納米 5納米之間。所述金屬顆粒的粒徑在18納米 22納米之間。
一種利用上述拉曼檢測系統檢測爆炸物的方法，其包括如下步驟將所述拉曼 散射基底置於具有所述爆炸物的環境中，使該拉曼散射基底吸附該爆炸物散發在空氣中 的蒸氣；向該拉曼散射基底發射一光束；收集從所述拉曼散射基底散射的散射光，形成 一拉曼光譜特徵圖。
所述拉曼檢測系統中的拉曼散射基底包括多個碳納米管及設置在碳納米管表面 的金屬顆粒形成的碳納米管複合膜。所述碳納米管具有較小的尺寸及較大的比表面積， 且所述多個碳納米管相互大致平行且大致平行於所述碳納米管複合膜。使該碳納米管複合膜具有較大的比表面積和較多的孔隙，使該碳納米管複合膜能夠吸附較多散發在空氣 中的爆炸物蒸氣分子；同時該金屬顆粒能夠以較小的粒徑密集排布在該碳納米管複合膜 表面。因此，所述拉曼檢測系統具有較高的靈敏度，能夠通過檢測爆炸物蒸氣來檢測爆 炸物。且該拉曼檢測系統能夠直接對散發在空氣中的爆炸物蒸氣分子進行檢測，檢測過 程比較簡單，檢測效率較高。


圖1是本發明實施例拉曼檢測系統的結構示意圖。
圖2是圖1拉曼檢測系統中的拉曼散射基底中的碳納米管膜的掃描電鏡照片。
圖3是圖1拉曼檢測系統中的拉曼散射基底中的複合碳納米管膜的透射電鏡照 片。
圖4是利用圖1中拉曼檢測系統檢測爆炸物的流程步驟圖。
圖5是圖1中拉曼檢測系統檢測爆炸物時所得到的拉曼光譜特性圖。
具體實施方式
以下將結合附圖詳細說明本發明實施例的拉曼檢測系統及利用該拉曼檢測系統 檢測爆炸物的方法。
請參閱圖1，本發明第一實施例提供一拉曼檢測系統100，其包括一發射模塊 110、一拉曼散射基底120及一接收模塊130。
所述發射模塊110用於向所述拉曼散射基底120發射一光束，以便在所述拉曼散 射基底120形成散射光。具體地，所述光束照射在所述拉曼散射基底120表面的光斑面 積小於2平方微米。所述光束為頻寬較小且具有固定頻率的強光源，如氬離子雷射。優 選地，所述光束的波長在450.0納米 514.5納米之間。在本實施例中，所述光束的波長 為514.5納米的綠光，514.5納米的綠光相對其它波長的光在相同功率下具有較大的散射 光強。
所述拉曼散射基底120用於吸附一待測樣品的蒸氣，並將所述發射模塊110發射 過來的光束進行散射，形成具有待測樣品分子結構信息的散射光。當所述光束髮射在該 拉曼散射基底120時，該光束將照射到被該拉曼散射基底120吸附的待測樣品分子，該 光束中的光子與待測樣品分子碰撞。光子與待測樣品分子碰撞，發生動量改變，從而改 變光子的方向，向四方散射；部分光子在碰撞時還與待測樣品分子發生能量交換，改變 光子的能量或頻率，使該光子具有待測樣品分子結構信息。即所述光束與吸附在該拉曼 散射基底120的待測樣品分子發生碰撞後，將形成具有該待測樣品分子結構信息的散射 光。
所述待測樣品的蒸氣分子在空氣中的含量為大於十億分之0.1。具體地，所述待 測樣品如果為氣態樣品，則該拉曼散射基底120可直接吸附。如所述待測樣品為固態樣 品(如樣品粉末、吸附有樣品的固體顆粒等)或液態樣品(如內溶樣品成分的液滴、熔融 態樣品等)，則該待測樣品具有一定的揮發度，在其周圍具有其蒸氣，則該拉曼散射基底 120可通過吸附待測樣品的蒸氣感測到待測樣品，而無需直接接觸該待測樣品。如所述待 測樣品為氣態樣品，則該拉曼散射基底120可直接吸附該待測樣品。
所述拉曼散射基底120包括一框架121及一碳納米管複合膜122。所述框架121 固定在所述碳納米管複合膜122四周用於固定該碳納米管複合膜122，並使碳納米管複合 膜122至少部分懸空設置，使照射在該碳納米管複合膜122中的光束中沒有被散射的光子 能夠透過，以免這部分光子經過反射後再照射到碳納米管複合膜122中的碳納米管上產 生散射光，該散射光會對具待測樣品分子結構信息的散射光幹擾。可以理解，為達到使 所述碳納米管複合膜122固定且部分懸空，還可以選擇其他固定裝置固定或承載所述碳 納米管複合膜122，只要保證所述碳納米管複合膜122的懸空面積大於2平方微米，即大 於所述光束的光斑面積，該光束照射至該碳納米管複合膜122的懸空部分。
所述碳納米管複合膜122包括多個碳納米管及形成在至少一碳納米管表面的金 屬顆粒，優選地，所述每一碳納米管表面均設置有金屬顆粒。所述多個碳納米管均勻分 布形成至少一自支撐的碳納米管膜，所謂「自支撐」即該碳納米管膜無需通過設置於一 支撐體表面，也能保持自身一定的形狀。
請參閱圖2，在本實施例中，所述碳納米管膜從一碳納米管陣列中直接拉取而獲 得，該碳納米管膜由所述多個碳納米管大致相互平行且大致平行於所述碳納米管膜表面 而形成，進一步地，所述多個碳納米管通過範德華力相互吸引並首尾相連而形成。相鄰 碳納米管之間的間隙位於1納米 500納米之間。所述碳納米管膜的結構及其製備方法 請參見範守善等人於2007年2月9日申請的，於2008年8月13公開的第CN101239712A 號大陸公開專利申請。為節省篇幅，僅引用於此，但所述申請所有技術揭露也應視為本 發明申請技術揭露的一部分。
當所述多個碳納米管組成的碳納米管膜為多個時，所述多個碳納米管膜重疊設 置形成一層狀結構，相鄰的碳納米管膜通過範德華力結合，優選地，所述層狀結構包括 的碳納米管膜的層數小於或等於10層，從而使單位面積內的碳納米管數量較少，從而減 小碳納米管本身的拉曼信號對檢測樣品分子的拉曼信號的幹擾。當所述光束中的光子未 與吸附有待測樣品分子的金屬顆粒碰撞並被散射時，而直接經由所述碳納米管散射或者 經由吸附有待測樣品分子的碳納米散射時，該部分散射光將具有碳納米管中的分子結構 信息，從而對具有該待測樣品分子結構信息的散射光造成幹擾。導致由碳納米管形成的 碳納米管膜所得到的待測樣品的拉曼光譜強度較大，從而使所述碳納米管複合膜122所 得到的拉曼光譜強度與該碳納米管膜所得到的拉曼光譜強度的對比度下降，從而降低了 對待測樣品的拉曼光譜的增強效應。該層狀結構中相鄰的碳納米管膜中的碳納米管之間 具有一交叉角度α，α大於0度且小於等於90度，從而使所述碳納米管相互交織形成一 網狀結構。使所述網狀結構具有多個均勻且規則分布的微孔，該微孔孔徑位於1納米 500納米之間。優選地，所述交叉角度α大致等於90度，使相鄰碳納米管膜中的碳納米 管的排布方向大致垂直，以使設置在該碳納米表面的金屬顆粒分布更均勻。在本實施例 中，所述碳納米管複合膜122為兩層層疊設置的碳納米管膜，相鄰的碳納米管膜中的碳 納米管之間的交叉角度α大致等於90度。
所述金屬顆粒可通過將一金屬材料用電子束蒸鍍法或電子束濺鍍法形成在所述 碳納米管表面。具體地，當通過電子束蒸鍍或電子束濺鍍法形成的金屬氣體接觸到碳 納米管的管壁時，該金屬氣體會在碳納米管的管壁表面沉積。由於金屬的表面張力的作 用，其會在碳納米管表面聚集成金屬顆粒。優選地，所述金屬顆粒通過電子束蒸鍍法形成在每一碳納米管表面，同一碳納米管表面形成有多個相互間隔的金屬顆粒。所述金 屬顆粒的形成及粒徑的大小可通過控制碳納米管表面金屬材料的蒸鍍量來控制，該蒸鍍 量不能過大，以避免過多的金屬材料沉積在該碳納米管表面，形成一金屬膜而非金屬顆 粒。可以理解，在實際蒸鍍過程中，需要通過監測金屬材料的厚度來控制碳納米管表面 金屬材料的蒸鍍量。具體地，所述金屬材料在碳納米管膜表面的厚度應控制在1納米 100納米之間，使其以金屬顆粒的形式存在。所述金屬顆粒的材料包括過渡金屬或貴金 屬，優選地，所述金屬顆粒的材料包括金、銀、銅及鈀中的一種或多種。該金屬顆粒為 準球形，其粒徑在10納米 50納米之間，優選地，其粒徑在18納米 22納米之間。相 鄰兩個金屬顆粒之間的間隙在1納米 15納米之間，優選地，相鄰兩個金屬顆粒之間的 間隙在1納米 5納米之間。可以理解，由於所述金屬顆粒的粒徑較小且相鄰金屬顆粒 的間隔較小，同時該金屬顆粒的粒徑及相鄰金屬顆粒之間的間隔均比較均勻。在外界入 射光電磁場激發下，金屬表面等離子發生共振吸收，使得顆粒間局域電磁場增強，從而 導致分子的拉曼信號增強從而提升所述拉曼散射基底120的靈敏度。
該碳納米管複合膜122進一步可包括一緩衝層，所述緩衝層設置在所述金屬顆 粒與碳納米管表面之間。進一步地，該緩衝層包覆整個碳納米管表面，此時，該金屬顆 粒設置在該緩衝層上。通過設置該緩衝層，使該金屬顆粒設置在該緩衝層上而不是直接 設置在該碳納米管表面，能夠使該金屬顆粒具有較均勻的沉積面，以使該金屬顆粒在各 個方向受力較勻稱，曲率半徑的均勻性更好，從而能夠獲得更為均勻的散射光，因此該 檢測系統200得到的拉曼光譜特性圖更為清晰，增強效應更明顯。即能夠使該螢光分子 的拉曼信號不被螢光所掩蓋。具體地，所述緩衝層由絕緣材料製成，優選地，所述緩衝 層的材料為氧化物，如二氧化矽、氧化鎂等；所述緩衝層的厚度在10納米 100納米之 間，優選地，所述緩衝層的厚度在15納米 30納米之間。在本實施例中，所述緩衝層 的材料為二氧化矽，其厚度為20納米。可以理解，所述緩衝層為一可選擇結構。當所 述拉曼散射基底120不包括緩衝層時，該金屬顆粒直接設置在碳納米管表面。
請參照圖3，為本實施例碳納米管複合膜122的透射電鏡照片，該碳納米管複合 膜122中的多個碳納米管形成有兩個層疊且交叉設置的碳納米管膜。所述多個碳納米管 外表面間隔設置的金屬顆粒為具多晶結構的銀顆粒，所述銀顆粒的粒徑在18納米 22納 米之間；相鄰兩個銀顆粒之間的間隙在1納米 5納米之間。所述碳納米管與所述金屬 顆粒之間還設置有厚度為18納米 22納米的二氧化矽。
所述拉曼散射基底120接收到所述發射模塊110發射過來的光束時，該拉曼散射 基底120中的多個金屬顆粒形成一漫反射面，對所述光束進行漫反射。當所述金屬顆粒 表面吸附有待測樣品時，照射在所述金屬顆粒表面的光束與該待測樣品中的分子或官能 團發生彈性碰撞或非彈性碰撞。發生非彈性碰撞的光子能量發生改變，並具有該待測分 子的結構信息，形成頻率變化的散射光。具體地，該結構信息為每個分子或官能團的振 動模式，該振動模式為該分子的獨特特徵。
所述接收模塊130用於收集從所述拉曼散射基底120散射的散射光，形成一拉曼 光譜特徵圖。具體地，該接收模塊130可以為多通道光子檢測器如電子耦合器件，也可 以為單通道光子檢測器如光電倍增管。從該拉曼光譜特性圖可以讀出所述待測樣品分子 或官能團的振動模式及其對應的分子或官能團。
所述拉曼檢測系統中的拉曼散射基底包括多個碳納米管及設置在碳納米管表面 的金屬顆粒形成的碳納米管複合膜。所述碳納米管具有較小的尺寸及較大的比表面積， 且所述多個碳納米管相互大致平行且大致平行於所述碳納米管複合膜，相鄰的碳納米管 通過範德華力首尾相連。使該碳納米管複合膜具有較大的比表面積和較多的孔隙，該碳 納米管複合膜能夠吸附較多散發在空氣中的爆炸物蒸氣分子；同時該金屬顆粒能夠以較 小的粒徑密集排布在該碳納米管複合膜。因此，所述拉曼檢測系統具有較高的靈敏度， 能夠通過檢測爆炸物蒸氣來檢測爆炸物。且該拉曼檢測系統能夠直接對散發在空氣中的 爆炸物蒸氣分子進行檢測，檢測過程比較簡單，檢測效率較高。
請參閱圖4，本發明還提供一種利用所述拉曼檢測系統100檢測爆炸物的方法， 其包括如下步驟。
S101，將所述拉曼散射基底120置於具有所述爆炸物的環境中，使該拉曼散射 基底120吸附該爆炸物散發在空氣中的蒸氣。具體地，所述爆炸物為固態爆炸物或液態 爆炸物散發在空氣中的蒸氣。該爆炸物置於空氣中時，由於擴散作用，會在周圍空氣中 形成該爆炸物的氣體分子。該氣體分子通過吸附作用附著在該拉曼散射基底表面。該 爆炸物分子在空氣中的含量大於或者等於十億分之0.1，優選地，其在空氣中的含量大於 十億分之7.7。所述爆炸物包括三硝基甲苯(Trinitrotoluene，TNT)、奧克託今(Cyclote tramethylenetetranitramine, HMX)、環三次甲基三硝銨(黑索金)、硝基胺、苦味酸、太 恩(PentaerythritolT^etranitrate，PETN)、硝化甘油、二硝基甲苯(dinitrotoluene，DNT)、 乙二醇二硝酸酯、三過氧化三丙酮(triacetonetriperoxide，TATP)等。在本實施例中，所 述爆炸物為固態三硝基甲苯，其在室溫(25度)下的飽和蒸氣壓為5X10_4帕，即所述三 硝基甲苯在環境中達到飽和蒸氣壓時，該三硝基甲苯分子其在空氣中的含量為十億分之 7.7。可以理解，所述爆炸物也可以直接為氣態。
S102，向所述拉曼散射基底120發射一光束。
S103，收集從所述拉曼散射基底120散射的散射光，形成一拉曼光譜特徵圖。 請參照圖5，為所述拉曼檢測系統100檢測三硝基甲苯時所得到的拉曼光譜特性圖。從圖 中可以看出，雖然所述拉曼散射基底120沒有直接與所述固體三硝基甲苯接觸，但通過 吸附該三硝基甲苯散發在空氣中的三硝基甲苯蒸氣，就能夠檢測到該三硝基甲苯的拉曼 特徵峰。所謂拉曼特徵峰即為每一分子在拉曼光譜特徵圖中對應的一個波峰或者多個波 峰的組合，不同分子具有不同的波峰或者多個波峰的組合。
所述拉曼檢測系統能夠通過檢測空氣中的爆炸物蒸氣來檢測現場環境中可能存 在的爆炸物。檢測過程比較簡單，檢測精度較高。
另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本發 明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
權利要求
1.一種拉曼檢測系統，其包括一發射模塊、一拉曼散射基底及一接收模塊； 所述發射模塊用於向所述拉曼散射基底發射一光束；所述拉曼散射基底用於將所述發射模塊發射過來的光束進行散射；所述接收模塊用於收集從所述拉曼散射基底散射的散射光，形成一拉曼光譜特徵圖；其特徵在於，所述拉曼散射基底包括一碳納米管複合膜，所述碳納米管複合膜包括 多個碳納米管及設置在碳納米管表面的金屬顆粒，所述多個碳納米管相互大致平行且大 致平行於所述碳納米管複合膜表面。
2.如權利要求1所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，該多個碳納米管組成至少一碳納 米管膜，同一碳納米管膜中相鄰的碳納米管通過範德華力首尾相連。
3.如權利要求1所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述碳納米管複合膜包括多個碳 納米膜，相鄰兩個碳納米管膜之間通過範德華力緊密結合。
4.如權利要求2所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述碳納米管複合膜包括至少兩 層碳納米管膜，相鄰碳納米管膜中的碳納米管的排列方向大致垂直。
5.如權利要求1所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述每一碳納米管表面均設置有 金屬顆粒。
6.如權利要求5所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，相鄰兩個金屬顆粒之間的間隙在 1納米15納米之間。
7.如權利要求6所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，相鄰兩個金屬顆粒之間的間隙在 1納米 5納米之間。
8.如權利要求1所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述金屬顆粒的粒徑在10納 米 50納米之間。
9.如權利要求1所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述金屬顆粒的粒徑在18納 米 22納米之間。
10.如權利要求1所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述金屬顆粒的材料包括過渡金屬或貴金屬。
11.如權利要求1所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述金屬顆粒為多晶結構的銀 顆粒，其粒徑在18納米 22納米之間，相鄰兩個銀顆粒之間的間隙在1納米 5納米之 間。
12.如權利要求1所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述碳納米管複合膜進一步包 括一緩衝層設置在所述金屬顆粒與碳納米管表面之間。
13.如權利要求12所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述緩衝層的材料為氧化物。
14.如權利要求12所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述緩衝層的厚度在10 100 納米之間。
15.如權利要求12所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述緩衝層的材料為二氧化 矽，厚度為18納米 22納米。
16.如權利要求1所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述碳納米管複合膜至少部分 懸空且其懸空面積大於2平方微米。
17.一種拉曼檢測系統，其包括一發射模塊、一拉曼散射基底及一接收模塊；所述發射模塊用於向所述拉曼散射基底發射一光束；所述拉曼散射基底用於將所述發射模塊發射過來的光束進行散射；所述接收模塊用於收集從所述拉曼散射基底散射的散射光，形成一拉曼光譜特徵圖；其特徵在於，所述拉曼散射基底包括由至少兩層碳納米管膜層疊形成的層狀結構及設置在所述層狀結構表面的多個金屬顆粒；所述碳納米管膜包括多個碳納米管，該多個 碳納米管相互大致平行且大致平行於所述碳納米管膜表面，相鄰的碳納米管通過範德華 力首尾相連；相鄰兩個碳納米管膜之間通過範德華力緊密結合，且相鄰碳納米管膜中的 碳納米管的排列方向大致垂直；所述多個金屬顆粒間隔設置且相鄰兩個金屬顆粒之間的 間隙在1納米 5納米之間，所述金屬顆粒的粒徑在18納米 22納米之間。
18.如權利要求17所述的拉曼檢測系統，其特徵在於，所述層狀結構表面與金屬顆粒 之間設置有一緩衝層。
19.一種利用如權利要求1或17所述的拉曼檢測系統檢測爆炸物的方法，其包括如下 步驟將所述拉曼散射基底置於具有所述爆炸物的環境中，使該拉曼散射基底吸附該爆炸 物散發在空氣中的蒸氣；向該拉曼散射基底發射一光束；收集從所述拉曼散射基底散射的散射光，形成一拉曼光譜特徵圖。
20.如權利要求19所述的檢測爆炸物的方法，其特徵在於，所述爆炸物的蒸氣分子在 空氣中的含量大於或者等於十億分之0.1。
全文摘要
本發明涉及一種拉曼檢測系統，其包括一發射模塊、一拉曼散射基底及一接收模塊。所述發射模塊用於向所述拉曼散射基底發射一光束。所述拉曼散射基底用於將所述發射模塊發射過來的光束進行散射。所述接收模塊用於收集從所述拉曼散射基底散射的散射光，形成一拉曼光譜特徵圖。所述拉曼散射基底包括一碳納米管複合膜，所述碳納米管複合膜包括多個碳納米管及設置在碳納米管表面的金屬顆粒。所述多個碳納米管相互大致平行且大致平行於所述碳納米管複合膜表面。本發明還涉及一種利用該拉曼檢測系統檢測爆炸物的方法。
文檔編號G01N21/65GK102023149SQ20091019021
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月15日 優先權日2009年9月15日
發明者馮小峰, 劉鍇, 姜開利, 孫穎慧, 苗皎, 範守善, 謝旭 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業(深圳)有限公司