[發(fā)明專利]基于菲涅爾波帶片的光學檢測化敏傳感陣列系統(tǒng)

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• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110031458A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設計）人: 高椿明;楊剛;張萍;張大偉
• 申請（專利權）人: 宏椿智能科技(蘇州)有限公司
• 主分類號: G01N21/78
• 分類號: G01N21/78;G01N21/01
• 代理公司: 北京中企訊知識產(chǎn)權代理有限公司 11677
• 代理人: 熊亮

本發(fā)明公開了一種基于菲涅爾波帶片的光學檢測化敏傳感陣列系統(tǒng)，其技術方案要點是包括白光平行光源和依次疊層設置的化敏傳感層、濾光片層、光闌層和傳感器層，化敏傳感層包括有化敏材料菲涅爾波帶片，白光平行光源依次通過化敏傳感層中的化敏材料菲涅爾波帶片后，經(jīng)過濾光片層的光學濾波和光闌層的空間濾波，最終在傳感器層上聚焦，獲得各個通道的陣列傳感輸出信號。本發(fā)明靈敏度高、體積小、批量生產(chǎn)成本低、批產(chǎn)方便。

技術領域

本發(fā)明涉及一種化敏傳感器，更具體的說，它涉及一種基于菲涅爾波帶片的光學檢測化敏傳感陣列系統(tǒng)。

背景技術

現(xiàn)代材料科學的發(fā)展，越來越多的敏感材料被科學家們研制出來，他們被用于制作各種傳感器的核心敏感部分。目前的主要的氣體傳感器的探測主要利用化敏材料與氣體化學反應后，反應過程的熱效應、反應前后電學特性差異、反應前后光學特性差異、反應前后質量變化等效應，來實現(xiàn)對氣體濃度的檢測。目前，利用反應前后電學特性差異的傳感器主要利用的是化敏材料反應前后的顏色變化，例如各種試紙、比色皿類檢測等，其應用廣泛，使用方便，但是這僅僅是一種光學檢測的簡單應用，而用較為復雜的高靈敏度的光學系統(tǒng)對痕量氣體濃度進行檢測的報道和文獻資料非常罕見。本專利依據(jù)不同化敏材料反應前后對某種光波的透過率變化，制作對應波長的波帶片，從而實現(xiàn)不同反應程度與波帶片強度的相互關聯(lián)，并用以調節(jié)平行光匯聚效能，實現(xiàn)光電探測輸出與反應程度相關聯(lián)，從而達到檢測反應程度即待檢測氣體濃度的功能，本專利技術能實現(xiàn)多種氣體組分的探測陣列化、且批量生產(chǎn)方便、具備廣泛的應用前景。

目前主要的化敏傳感光學檢測的相關專利如下：

基于菲涅爾衍射透鏡的光學加速度傳感器(200510096065.1)，該發(fā)明在菲涅爾透鏡焦點處放置光纖，光纖發(fā)射光經(jīng)透鏡后變成平行光出射，利用帶有質量塊的金屬反射膜對該平行光進行反射，當有加速度時，反射膜變形導致反射光不在平行，因此再經(jīng)過菲涅爾透鏡匯聚后的光強會發(fā)生變化，這種變化與膜的形變(加速度導致)的相關聯(lián)，因此可以用來對加速度進行測量。

倏逝波光纖生物傳感器及其應用(200810051392.9)，該發(fā)明利用光線倏逝波對表面光學特性改變的超靈敏特性，在其表面植被敏感材料層，從而實現(xiàn)對敏感材料層的高靈敏度檢測。

基于多模干涉的聲光轉換方法及光學麥克風(200910311675.7)，該發(fā)明利用多模光纖在振動中不同波長的激光的傳輸損耗特性會隨著振動發(fā)生改變的特性，通過后端單模光纖的耦合，自動實現(xiàn)對工作波長的篩選，從而實現(xiàn)對空氣中聲信號的高靈敏度檢測。

有機磷毒劑檢測用分子印跡光子晶體(201110053611.9)，該發(fā)明利用膠體小球在蓋玻片上自組裝出三維光子晶體模片，并將分子印跡聚合至光子晶體模片中，從而形成分子印跡三維光子晶體結構，當目標化合物與分子印跡材料相互吸附后，光子晶體模片的光學吸收曲線會隨之而改變，因此該系統(tǒng)可以對目標化合物進行高靈敏測量。

用于紫羅蘭酮檢測的納米杯陣列生物傳感器件的制備方法(201310335882.2)，該發(fā)明采用納米印壓技術構造納米尺寸的杯狀結構并在其側壁沉積納米金顆粒，用以吸附固定氣味結合蛋白，當分子紫羅蘭酮與氣味結合蛋白發(fā)生結合時，會引起納米杯側壁的光學折射率改變，從而對透射光光譜造成改變，最終實現(xiàn)對紫羅蘭酮的濃度檢測。

布拉格光纖光柵應變傳感器的靈敏度增強解調方法及裝置(201410283384.2)，該發(fā)明利用泵浦光與另一波長的信號光的高階四波混頻，并利用閑頻光的波長分析實現(xiàn)原始激光的波長漂移和相應應變的高靈敏度檢測，是一種用于應力應變測量的高靈敏度檢測方法。

基于單光束差分檢測的光學微流控芯片傳感器及測試方法(201410145709.0)，該發(fā)明把同一光束經(jīng)透鏡擴束后，對稱的兩部分分別經(jīng)過槽A和槽B，并在通過后經(jīng)透鏡聚焦的并被光電探測器探測，由于兩路通道的強度變化和光程變化不同，該發(fā)明可以對這些差異性進行高靈敏的探測。