[發明專利]一種基于石墨烯偏振效應的折射率實時測定方法和裝置

有效

• 申請號: 201210196836.4
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102692393A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 劉智波;邢飛;葉青;鄧志超;田建國
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于石墨烯偏振吸收效應測量折射率的實時測定方法，其特征在于，所述的方法包括：將具有二維結構的石墨烯貼附到棱鏡上，在石墨烯交界面對s偏振和p偏振光具有不同的吸收，從而造成全內反射時反射率不同，由于對兩種偏振光吸收的差別依賴于基底材料的折射率，通過測量兩種偏振光反射的差別來實時測定基底材料的折射率。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據石墨烯偏振吸收效應實時測定的折射率包括：可與石墨烯界面相接觸的液體、溶液或具有粘附特性的材料的折射率；將微流體通道覆蓋在石墨烯上，測量微流體通道中液體或溶液的折射率及其變化；溶液中特定分子附著在石墨烯上引起的折射率變化。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，石墨烯與棱鏡的結合可以是直接將石墨烯貼附到棱鏡上，或先將石墨烯貼附到透明薄片上，然后通過折射率匹配液和棱鏡相結合。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據石墨烯偏振吸收效應實時測定折射率的光學方法包括：利用偏振或非偏振的光源通過棱鏡入射到石墨烯和待測材料或微流體通道結合面上，調整入射角度使光在該界面發生全內反射；將全內反射的光通過偏振分光分成s偏振和p偏振的兩部分；利用探測器測量s偏振和p偏振兩束的光的光強差；根據探測器輸出的帶有光強差的電壓信號來實時測定材料或溶液的折射率及其變化。

5.一種基于石墨烯偏振吸收效應測量折射率的實時測定裝置，其特征在于，包括：光源，同時具有S偏振和P偏振兩種偏振光，可以是圓偏振光、45度線偏振光或非偏振光；帶有石墨烯的棱鏡全反射結構單元，依賴于與石墨烯接觸的基底材料折射率的變化而對s偏振和p偏振產生不同的吸收；分光單元，將出射光分成s偏振和p偏振兩束光；光強測量單元，同時測量s偏振和p偏振的光強加以比較，從而得出兩種偏振光的相對變化。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，帶有石墨烯的棱鏡全反射結構單元包括：石墨烯與棱鏡的結合可以是直接將石墨烯貼附到棱鏡上，或先將石墨烯貼附到透明薄片上，然后通過折射率匹配液和棱鏡相結合；將待測材料貼附到棱鏡帶有石墨烯的一面，或將微流體通道貼附到石墨烯上，在微流體通道中通入待測液體或溶液。

7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，光強測量單元包括：s偏振和p偏振光強調節部分，通過可調衰減裝置分別調節s偏振和p偏振光的強弱；測量器件，利用光電探測器件，如光電二極管等對s偏振和p偏振的光進行分別測量或利用平衡探測器對兩種偏振的光同時測量。

8.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括：數據采集單元，對探測器獲得的光強信號加以采集處理。

9.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，對折射率測量實時性的響應時間取決于探測器的響應時間和數據采集速率的共同結果。