[發(fā)明專利]基于表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的超痕量檢測光極

有效

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• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN106841169B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡建明;陽思涵;敬英;陳方林;楊雨濃;陳慶光;張玉;崔玉亭
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/65
• 分類號(hào): G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 11129 北京海虹嘉誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 謝殿武

本發(fā)明公開了一種基于表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的超痕量檢測光極，包括一端部為球狀的纖芯和覆蓋于纖芯球狀端部的弧形包層，所述弧形包層外表面設(shè)置有用于表面增強(qiáng)拉曼散射的貴金屬納米粒子層；所述纖芯球狀端部、弧形包層和貴金屬納米粒子層共同形成檢測光極的球形檢測端；通過將貴金屬納米粒子固定于球形檢測端，當(dāng)樣品溶液中溶劑蒸發(fā)后，樣品溶質(zhì)附著于弧形的球形檢測端外壁，在重力作用下，弧形外壁能夠較好的實(shí)現(xiàn)樣品自動(dòng)定位，利于樣品匯聚，增強(qiáng)拉曼信號(hào)；同時(shí)球形檢測端的設(shè)置，利于增大光極的數(shù)值孔徑，有效提高光極對(duì)拉曼光信號(hào)的收集能力，針對(duì)超痕量待測物質(zhì)，具有較高的檢測精度，同時(shí)，使用方便，檢測效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種物質(zhì)光譜檢測儀器的零部件，具體涉及一種基于表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的超痕量檢測光極。

背景技術(shù)

光的散射包括彈性散射和非彈性散射，彈性散射的散射光是與激發(fā)光波長相同的成分，非彈性散射的散射光有比激發(fā)光波長長的和短的成分，稱之為拉曼效應(yīng)；由于振動(dòng)光譜是物質(zhì)分子的指紋，依據(jù)拉曼效應(yīng)制作的拉曼光譜儀可以用于準(zhǔn)確定性鑒別樣品。拉曼光譜的分析方法一般不需要對(duì)樣品進(jìn)行前處理，并且在分析過程中操作簡便，測定時(shí)間短，是一種可以對(duì)樣品同時(shí)進(jìn)行定性和定量的分析技術(shù)，具有極為廣泛的應(yīng)用前景。不過，其較低的靈敏度限制了這一技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)是一種在20世紀(jì)90年代隨著納米技術(shù)發(fā)展而發(fā)展起來的高靈敏度光譜分析技術(shù)。與拉曼光譜一樣，SERS可以用于準(zhǔn)確定性鑒別樣品。SERS具有超高的分析靈敏度，較普通拉曼分析靈敏度提高約10個(gè)數(shù)量級(jí)，可分析小到分子，大到細(xì)胞水平的研究對(duì)象。現(xiàn)有技術(shù)中，SERS檢測一般有三種方式：在樣品溶液中添加貴金屬納米粒子，并誘導(dǎo)納米粒子聚集以形成SERS熱點(diǎn)；在SERS基底上直接滴加樣品溶液，讓其鋪展、干燥并進(jìn)行分析；以及將SERS光極插入樣品溶液采集信號(hào)等。上述方式具有諸多缺點(diǎn)。例如，直接滴加納米粒子的方式重現(xiàn)性極差；在SERS基底上滴加樣品則取決于SERS基底，同時(shí)由于樣品會(huì)在基底上鋪展，單位面積樣品濃度會(huì)受到限制，即靈敏度會(huì)較低。SERS光極具有較好的現(xiàn)場操作前景，但靈敏度有提升空間。總體而言，這三種方式對(duì)于(超)痕量樣品中成分的檢測各有優(yōu)缺點(diǎn)。

為提高樣品的檢測精度，出現(xiàn)了一種將樣品溶液誘導(dǎo)至檢測光極以實(shí)現(xiàn)高精度檢測的裝置，其檢測光極包括纖芯和包層，通過將附著于檢測光極(即檢測光纖)的樣品溶液烘干，使樣品溶質(zhì)匯集于纖芯端部實(shí)現(xiàn)表面拉曼檢測，但檢測光極端面為平面，對(duì)于一些超痕量檢測時(shí)，樣品易于分散，且光纖的數(shù)值孔徑(NA)較小，不利于受激發(fā)散射的拉曼光進(jìn)入檢測光極中，造成表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)不強(qiáng)，降低了檢測光極的檢測精度。

因此，為解決以上問題，需要一種基于表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的超痕量檢測光極，能夠較好的實(shí)現(xiàn)樣品自動(dòng)定位，利于樣品匯聚，增強(qiáng)拉曼信號(hào)，且有效提高檢測光極端面的表面增強(qiáng)拉曼光信號(hào)收集，針對(duì)超痕量待測物質(zhì)，具有較高的檢測精度，同時(shí)，使用方便，檢測效率高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供基于表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的超痕量檢測光極，能夠較好的實(shí)現(xiàn)樣品自動(dòng)定位，利于樣品匯聚，增強(qiáng)拉曼信號(hào)，且有效提高檢測光極端面的表面增強(qiáng)拉曼光信號(hào)收集，針對(duì)超痕量待測物質(zhì)，具有較高的檢測精度，同時(shí)，使用方便，檢測效率高。

本發(fā)明的基于表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)的超痕量檢測光極，包括一端部為球狀的纖芯和覆蓋于纖芯球狀端部的弧形包層，所述弧形包層外表面設(shè)置有用于表面增強(qiáng)拉曼散射的貴金屬納米粒子層；所述纖芯球狀端部、弧形包層和貴金屬納米粒子層共同形成檢測光極的球形檢測端。

進(jìn)一步，所述球形檢測端的球心位于所述纖芯的中心軸線上。

進(jìn)一步，所述纖芯的球狀部分直徑大于或等于非球狀部分纖芯的直徑，弧形包層的內(nèi)外表面直徑大于或等于非弧形包層的直徑。