[發(fā)明專利]基于納米金顆粒增強的液體痕量濃度檢測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810211449.0
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108469415B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶衛(wèi);趙輝;胡艷麗;何巧芝;陸志謙;呂鵬飛;劉權(quán);鄭超
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種基于納米金顆粒增強的液體痕量濃度檢測方法，其特征在于，包括：

采用激光束照射光聲池內(nèi)的待測液體，激發(fā)產(chǎn)生出光聲信號；

獲取所述光聲信號，處理后得到所述光聲信號的強度值；

當(dāng)所述待測液體的濃度改變時，所述待測液體對激光的吸收比例也隨之改變，最終影響所述光聲信號的強度值，利用所述光聲信號的強度值高低實現(xiàn)液體濃度的高精度測量；

其中：所述待測液體中添加含有納米金顆粒的溶膠，所述納米金顆粒的表面被修飾了一層能與液體中的某種待測物質(zhì)特異性結(jié)合的分子；

當(dāng)所述含有納米金顆粒的溶膠加入所述待測液體之后，所述待測物質(zhì)與表面修飾層分子相結(jié)合，將多個分散的納米金顆粒聚集在一起，或者相反地將聚集在一起的納米金顆粒散開，使整個液體的光吸收率產(chǎn)生大幅度的變化，進而光聲信號的強度也相應(yīng)產(chǎn)生大幅度的變化，最終通過處理得到所述待測物質(zhì)的濃度，實現(xiàn)該待測物質(zhì)痕量級濃度的特異性檢測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米金顆粒增強的液體痕量濃度檢測方法，其特征在于所述納米金顆粒的表面等離子體共振吸收峰與所激光束的波長，波長偏差不超過15nm。

3.一種基于權(quán)利要求1-2任一項所述方法的液體痕量濃度檢測裝置，其特征在于，包括：

激光器，用于發(fā)出激光束；

分光棱鏡，用于將所述激光器發(fā)出的激光束分別兩路，其中一路激光束透過所述分光棱鏡后投向光聲池，另一路激光束經(jīng)過所述分光棱鏡后反射投向一側(cè)的光電池；

光聲池，用于盛放待測液體，投向所述光聲池的激光束照射所述光聲池內(nèi)的待測液體，并在所述待測液體內(nèi)激發(fā)產(chǎn)生出光聲信號；所述待測液體中添加含有納米金顆粒的溶膠，所述納米金顆粒的表面被修飾了一層能與液體中的某種待測物質(zhì)特異性結(jié)合的分子；

聲傳感器，位于所述光聲池的底部，用于獲取所述待測液體內(nèi)激發(fā)產(chǎn)生出的光聲信號，并轉(zhuǎn)換成為電信號，然后輸出給放大器；

放大器，用于對所述聲傳感器的電信號進行放大，放大后的信號輸出給數(shù)據(jù)采集部件；

光電池，用于實時檢測經(jīng)過分光棱鏡后反射過來的一路激光束的強度，將投射過來的光強信號轉(zhuǎn)換為電信號，并同步送入數(shù)據(jù)采集部件；

數(shù)據(jù)采集部件，采集所述放大器的電信號、所述光電池的電信號，并送入處理器進行處理，基于所述放大器的信號處理得到光聲信號的強度值，基于所述光電池的信號實現(xiàn)對激光強度的實時監(jiān)測/補償。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體痕量濃度檢測裝置，其特征在于，所述分光棱鏡為直角光學(xué)分光棱鏡，置于激光器的正前端。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于納米金顆粒增強的液體痕量濃度檢測裝置，其特征在于，所述光聲池底部為無底鏤空，與所述聲傳感器的工作面粘合在一起，使其中待測液體與所述聲傳感器直接接觸。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于納米金顆粒增強的液體痕量濃度檢測裝置，其特征在于，所述光聲池內(nèi)部的樣品池為狹縫式內(nèi)腔，所述內(nèi)腔在上下方向貫通并使得被測液體與所述聲傳感器直接相接，在激光束照射的前后方向上所述內(nèi)腔尺寸較小，在激光束照射的左右橫向上所述內(nèi)腔尺寸較大。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于納米金顆粒增強的液體痕量濃度檢測裝置，其特征在于，所述聲傳感器的工作表面涂有一層耦合層，所述耦合層材料的厚度及聲阻抗值滿足聲阻抗匹配條件，即滿足耦合層聲阻抗等于被測液體中溶劑與壓電陶瓷聲阻抗的幾何平均值，且所述耦合層厚度等于聲波長的1/4。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于納米金顆粒增強的液體痕量濃度檢測裝置，其特征在于，所述聲傳感器為諧振式壓電陶瓷傳感器。

9.根據(jù)權(quán)利要求3-7任一項所述的基于納米金顆粒增強的液體痕量濃度檢測裝置，其特征在于，具有以下一種或多種特征：

-所述激光器為脈沖激光器；

-所述光電池為硅光電池；

-所述放大器為電荷放大器；

-所述數(shù)據(jù)采集部件為雙路同步高速數(shù)據(jù)采集卡。