[發明專利]一種遠場光纖消逝場的傳感方法

有效

• 申請號: 201110209294.5
• 申請日: 2011-07-25
• 公開（公告）號: CN102411003A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 莊須葉;羅吉;姚軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明屬于光纖生化傳感器技術領域，涉及用于醫療檢測、環境監控和生化反恐檢查等領域的光纖生化傳感器，具體涉及一種將近場的消逝場能量誘導至遠場進行檢測的遠場光纖消逝場生化傳感器的檢測方法。

背景技術

光纖消逝場傳感器是上世紀80年代提出來的一種新型功能型的光纖傳感器，它利用傳感光纖激發的消逝場能量與處于能量作用范圍內的被測物質相互作用，引起光纖內傳輸能量的吸收，通過能量變化來反映待測物質的具體信息，如折射率、濃度等來實現傳感效應。根據不同的工作環境和測量目的將遠場和近場進行劃分，一般而言，以場源為中心，在三個波長范圍內的區域，通常稱為近區場，也可稱為感應場；在以場源為中心，半徑為三個波長之外的空間范圍稱為遠區場，也可稱為輻射場。

光在光纖中以全反射的形式進行傳輸時，會在光纖芯層和包層的界面處產生一個滲透到光纖包層中的能量場，該場能量隨著距光纖纖芯界面距離的增遠而呈指數迅速衰減，其穿透深度只有入射光的一個波長量級的大小，是典型的近場能量。將近場的消逝場的能量遠場化可以有效提高光纖消逝場傳感器和被測物質的作用范圍，獲得被測物質更加全面的信息并有效提高傳感器的靈敏度，因此將近場的消逝場能量遠場化對光纖消逝場傳感器的性能改善和發展推廣具有重要的實際意義。

由于消逝場能量只能在幾個波長范圍的近場區域與待測物質相互作用，當對某些特殊的待測物質進行檢測時會出現檢測信息不全面的情況。對于溶質均勻分布在溶劑中的被測物質可以獲得較全面的檢測信息，但是對于溶質在溶劑中分布不均勻的待測物質，如懸濁液、乳濁液等，由于近場作用范圍不能夠完全表現出分布不均勻的溶質信息，導致光纖消逝場傳感器不能反應出待測物質的全部信息，出現信息失真，檢測誤差較大。根據文獻[于水利，尚慶海，李圭白，懸濁顆粒光學檢測理論，哈爾濱建筑大學學報，2001，34(1)：49-52]報道，懸濁液體積較小時，如0.1mm³，樣品中顆粒數目的均值為104個，標準偏差為100，連續的樣品中的顆粒數目在均值上有±2％的差異，顆粒數目相對變化值較大，對于這樣的待測物質用一般的光纖消逝場傳感器進行檢測時會導致很大程度的測量誤差和信息失真。同時，作為近場的消逝場能量在低折射率的光纖包層區域內衰減迅速，與待測物質的作用范圍有限，且消逝場能量較弱，傳感后光纖的能量變化量很小難于測量，限制了傳感器靈敏度的提高。

發明內容

(一)發明目的

為解決背景技術中光纖消逝場傳感器存在的信息失真、探測靈敏度低的問題，本發明目的是提供一種新型遠場光纖消逝場的傳感方法。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種利用懸浮于傳感光纖四周的微納粒子將近場的消逝場遠場化的傳感方法，本發明遠場光纖消逝場傳感的方法，所述方法的步驟如下：

步驟S1：將傳感光纖敏感段懸掛于反應池之內，利用微納粒子修飾被測物液體，將被測物液體與微納粒子充分混合，得到微納粒子與被測物液體充分混合的懸濁液，并使微納粒子懸浮分布在被測物液體內；

步驟S2：將含有微納粒子的被測物液體倒入反應池裝置中的溝槽中，微納粒子通過被測物液體懸浮在傳感光纖敏感段周圍，使光纖消逝場的傳感光纖的周圍形成微納粒子網絡陣列；

步驟S3：利用微納粒子的微納效應將近場的消逝場能量傳遞到遠場。

(三)有益效果

本發明提供的這種遠場光纖消逝場傳感方法，使得近場的消逝場能量與待測物質的作用范圍達到4μm的遠場范圍，可以更大范圍的與更多的待測物質反應。對溶質分布不均勻的被測液體信息可以進行全面可靠檢測，解決了傳統的消逝場傳感方法對于溶質不均勻分布的待測液體檢測的信息失真問題，并提高了傳感器的靈敏度。

附圖說明

圖1a是反應池的立體結構示意圖。

圖1b為反應池結構主視圖。

圖2是發明整體傳感部分的結構示意圖。

圖3是微納粒子修飾被測物液體的步驟圖。

圖4a至圖4d是微納粒子將消逝場遠場化示意圖。

圖5是金屬微納粒子的場能量分布圖。

圖6是高折射率的介質微納粒子的場能量分布圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

1.如圖1a是反應池的立體結構示意圖，圖1b為反應池的主視圖，圖1a示出包括反應池1、溝槽2、半圓柱形通道3及反應池支撐部4；下面介紹反應池制作的步驟是：