[發(fā)明專利]太赫茲表面等離子體共振傳感裝置及使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710615730.6
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN107202776B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘舜聰;黃異;林起本
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/552
• 分類號(hào): G01N21/552
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

1.一種太赫茲表面等離子體共振傳感裝置，其特征在于：包括基臺(tái)，所述基臺(tái)上設(shè)置有由電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上設(shè)置有折射率傳感耦合結(jié)構(gòu)，所述折射率傳感耦合結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的三棱鏡、MgF₂基底層、緩沖層、摻雜石墨烯層、樣品池，所述樣品池設(shè)置用供樣品流入流出的出入口，流入樣品池內(nèi)的樣品直接與摻雜石墨烯層接觸，所述基臺(tái)上設(shè)置有太赫茲發(fā)射器、太赫茲接收器，三棱鏡一個(gè)側(cè)面與MgF2基底層相連接，太赫茲發(fā)射器、太赫茲接收器分別位于三棱鏡不與MgF₂基底層相連接的兩個(gè)側(cè)面的旁側(cè)，所述太赫茲接收器連接信號(hào)處理裝置；所述信號(hào)處理裝置為PC；所述MgF₂基底層粘附在三棱鏡上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲表面等離子體共振傳感裝置，其特征在于：所述緩沖層為采用聚輕基苯乙烯的衍生物NFC在MgF₂基底上進(jìn)行旋涂，厚度為20?nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲表面等離子體共振傳感裝置，其特征在于：所述摻雜石墨烯層的摻雜率為0.6?-1.64eV?。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太赫茲表面等離子體共振傳感裝置，其特征在于：所述太赫茲發(fā)射器發(fā)射頻率為5THz、TM偏振的太赫茲光源。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太赫茲表面等離子體共振傳感裝置，其特征在于：所述MgF₂基底層由5.5?μm厚，折射率約為1.36?的MgF₂材料構(gòu)成。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太赫茲表面等離子體共振傳感裝置，其特征在于：所述三棱鏡為鍺棱鏡。

7.一種太赫茲表面等離子體共振傳感裝置的使用方法，采用如權(quán)利要求6所述的太赫茲表面等離子體共振傳感裝置，其特征在于，包括以下步驟：（1）將折射率傳感耦合結(jié)構(gòu)放置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，將樣品加入樣品池，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行太赫茲輻射源入射角度的調(diào)制；（2）太赫茲發(fā)射器發(fā)射太赫茲光源至三棱鏡，太赫茲光源從三棱鏡的一邊以大于三棱鏡全反射臨界角的入射角度入射，在三棱鏡底部發(fā)生全反射并形成倏逝波，當(dāng)入射的TM偏振光的光子能量和動(dòng)量與石墨烯-樣品界面上的表面等離子極化波的能量和動(dòng)量相匹配時(shí)，將在石墨烯-樣品界面上激發(fā)表面等離子極化波，不同入射角度的單頻、TM偏振太赫茲輻射源將與特定的樣品反應(yīng)，耦合成沿著石墨烯-樣品界面?zhèn)鞑サ谋砻娴入x子極化波，而后產(chǎn)生全反射，從三棱鏡另一邊射出；（3）太赫茲探測器探測三棱棱鏡調(diào)制的太赫茲輻射源，將探測采集到的信息傳送至PC；（3）PC計(jì)算每個(gè)入射角度下，放置樣品后探測得到的信號(hào)強(qiáng)度與放置樣品前探測得到的信號(hào)強(qiáng)度的比值，此比值即為此角度的反射率，最后得到不同入射角度下的反射率，形成太赫茲反射譜。