[發明專利]內銀外金毛細管多模式檢測表面等離子體共振傳感器

在審

• 申請號: 201510822045.1
• 申請日: 2015-11-23
• 公開（公告）號: CN105510281A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 彭偉;盧夢迪;李麗霞;梁瑜章
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;溫福雪

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，涉及一種內銀外金毛細管多模式檢測表面 等離子體共振傳感器。

背景技術

目前采用表面等離子體共振技術的光纖傳感器大多是依靠實心光纖纖芯外 鍍膜，通過檢測折射率小于纖芯折射率的液體實現傳感，但是由于高折射率光 纖價格昂貴，難以廣泛用于高折射率檢測物傳感；而用于高折射率檢測的光纖 傳感器除了價格昂貴之外，還有難以檢測低折射率樣品的限制；除此之外，單 純外壁鍍金屬薄膜的毛細管傳感器由于技術受限，只能進行單通道檢測，靈敏 度較低，且不具備大范圍折射率檢測能力；而已知的光纖類雙通道傳感系統只 能用于檢測單種樣品、達到自補償的作用，不能真正實現多樣品的同時檢測功 能。

發明內容

本發明的目的是提供一種內銀外金毛細管多模式檢測表面等離子體共振傳 感器，對于內外兩個通道的信號解調簡單有效，能夠實現實時動態監測各種大 小折射率的樣品溶液；毛細管內壁采用化學方法鍍制銀膜用以檢測高折射率樣 品、外壁采用真空蒸鍍法鍍金膜用以檢測低折射率樣品，以此來實現內外通道 同時或單個檢測高低折射率的兩種樣品溶液，克服普通光纖等離子體共振傳感 器檢測范圍有限的缺點；

本發明所采用的技術方案是：

一種內銀外金毛細管多模式檢測表面等離子體共振傳感器，該傳感器采用 石英毛細管，在石英毛細管內壁鍍銀、外壁鍍金的結構；石英毛細管的內徑為 400-600μm、數值孔徑不低于0.21、長度為40mm-60mm；采用液相化學沉積 法，對敏化處理后的石英毛細管內壁沉積60nm-90nm的均勻銀膜；內壁鍍銀膜 的石英毛細管外壁中間段采用濺射鍍膜法鍍制金膜，鍍膜長度7mm-15mm，鍍 膜厚度60nm-90nm；其中，金膜和銀膜的厚度保持一致。

采用塑料包層多模光纖跳線進行信號的耦合傳輸。光纖光源發射的寬譜光 經光纖跳線的一支進入內銀外金毛細管多模式檢測等離子體共振傳感器，光在 毛細管內部傳輸，傳感信號通過內部待測樣品傳輸到傳感器另一端，經跳線一 支耦合到光譜儀CCD上進行探測。分別在銀膜與內部高折射率待測液之間和金 膜與外部低折射率待測液之間激發表面等離子體共振，形成雙通道、多模式傳 感。

本發明的效果和益處是：

本傳感器結構小巧簡單、性能穩定、工藝簡單、制作方便且成本較低，并 對傳感檢測具有較高的靈敏度。采用較為簡單的真空蒸鍍鍍膜技術和液相沉積 鍍膜工藝，實現了雙樣品檢測、多模式傳感；其中，毛細管內部可用于檢測油 類等高折射率液體樣品，外部用于檢測低折射率生化樣品等。傳感器實用性強， 可廣泛應用于工業與生化傳感領域。

附圖說明

圖1是內銀外金毛細管多模式檢測等離子體共振傳感器結構示意圖。

圖2是內銀外金毛細管多模式檢測等離子體共振傳感器截面示意圖。

圖中：1金膜；2銀膜；3石英毛細管。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式。

本發明以表面等離子體共振原理為依托，將其應用于毛細管的傳感檢測中， 旨在毛細管中實現波長調制式的高靈敏度傳感檢測。通過對金膜、銀膜與待測 樣品界面的表面等離子體共振效應的檢測，反應待測樣品折射率的動態變化。 本發明采用的毛細管內徑400μm、外徑600μm、數值孔徑0.31。內壁銀膜采用 液相化學沉積鍍膜法，沉積厚度70nm；外壁金膜采用真空蒸鍍鍍膜法，濺射厚 度70nm。

本發明的制備過程如下：

1)取一段50mm的石英毛細管，將光纖的兩個端面用砂紙磨平，用乙醇、丙 酮、二氯甲烷溶液多次超聲清洗后，氮氣吹干備用。

2)將石英毛細管連接至蠕動泵上，依次通入敏化液和去離子水；采用液相 沉積鍍膜方法將銀膜沉積在毛細管內壁；精確控制銀鏡反應的時間和溫度保證 鍍膜厚度70nm。

3)將鍍好銀膜的毛細管重新用乙醇、丙酮、二氯甲烷溶液超聲清洗后，氮 氣吹干。采用真空蒸鍍鍍膜的方法在外壁中間段鍍金膜，厚度70nm，長10mm。

4)將上述結構接入多模光纖跳線進行信號的耦合傳輸，一端連接寬譜光源， 另一端連接光譜儀CCD上進行探測。