[發明專利]物質指紋譜傳感裝置及測量方法

在審

• 申請號: 202010001032.9
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN111141686A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 陳麟;朱亦鳴;王麗霞;倪爭技;莊松林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明提供了一種物質指紋譜傳感裝置，具有這樣的特征，包括：支撐架，水平設置；移動單元，包括設置在支撐架上的平移臺移動件以及連接在平移臺移動件上的、用于在平移臺移動件的帶動下沿豎直方向進行移動的亞克力平移臺，亞克力平移臺水平設置；光柵單元，放置在亞克力平移臺上，用于承載物質；棱鏡，設置在支撐架上，并且設置在光柵單元的正上方，其中，光柵單元包括表面具有周期性凹槽的光柵以及填充在凹槽內的聚乙烯填充物，并且聚乙烯填充物填充滿凹槽，使得光柵單元具有平整的用于承載物質的表面。本發明還提供了一種物質指紋的測量方法，利用太赫茲光譜系統的太赫茲波以及上述物質指紋譜傳感裝置對物質的指紋譜進行檢測。

技術領域

本發明屬于太赫茲波技術領域，具體涉及一種物質指紋譜傳感裝置及測量方法。

背景技術

太赫茲波(Terahertz,THz)是一種介于微波與紅外輻射之間的電磁波，頻率為：0.1～10THz。正是因為其所處波段的特殊性，有很多獨特的特性吸引了人們的關注，比如：太赫茲波在一些極性大分子中有強烈的的吸收，并且在太赫茲波段擁有眾多的分子的轉動或振動能級，因而可以通過分析物質在太赫茲波段的特征譜來研究識別物質的成分。那么我們可以通過傳感器收集待測物體的信號，并將它轉換為一種可處理的模式。

由于太赫茲波段的波長幾十到幾百微米，相較于分子的大小形成鮮明對比，因此我們迫切需要放大分子與太赫茲輻射之間的相互作用，以便沒有在大量的樣品的情況下進行特征識別。

隨著傳統的太赫茲時域光譜系統測量方法(THz-TDS)并不能達到足夠的靈敏度進行薄膜傳感，超材料應運而生，并正在成為可靠的無標簽薄膜檢測的重要替代品。由于其電磁特性可以由其組成部分的幾何形狀或方向來控制，其靈敏度得到了顯著的改善，但不能對檢測物質進行鑒別區分。于是，為了進一步實現高靈敏度檢測，人們在超材料的周期結構表面形成小孔，構成“腔”體結構來檢測微量物質。“腔”體結構的出現可以鑒別復雜的待測物質的指紋譜，并更利于傳感。但由于其工藝要求高，容錯率少，給物質的指紋譜檢測帶來不便。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種物質指紋譜傳感裝置及測量方法。

本發明提供了一種物質指紋譜傳感裝置，具有這樣的特征，包括：支撐架，水平設置；移動單元，包括設置在支撐架上的平移臺移動件以及連接在平移臺移動件上的、用于在平移臺移動件的帶動下沿豎直方向進行移動的亞克力平移臺，亞克力平移臺水平設置；光柵單元，放置在亞克力平移臺上，用于承載物質；以及，棱鏡，設置在支撐架上，并且設置在光柵單元的正上方，其中，光柵單元包括表面具有周期性凹槽的光柵以及填充在凹槽內的聚乙烯填充物，并且聚乙烯填充物填充滿凹槽，使得光柵單元具有平整的用于承載物質的表面。

在本發明提供的物質指紋譜傳感裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，物質為具有明顯太赫茲指紋譜的固體或液體薄膜。

在本發明提供的物質指紋譜傳感裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，平移臺移動件為螺旋測微器，其精確度為1μm。

在本發明提供的物質指紋譜傳感裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，棱鏡為等腰直角三棱柱狀，并且棱鏡為特氟龍棱鏡。

在本發明提供的物質指紋譜傳感裝置中，還可以具有這樣的特征，還包括：夾持件，連接在支撐架上，具有與棱鏡相配合的三角凹槽，棱鏡的頂部直角部位通過螺紋固定的方式被固定在三角凹槽內。

在本發明提供的物質指紋譜傳感裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，光柵為通過在金屬或摻雜硅上刻蝕周期性的凹槽制成，在光柵的凹槽內填充聚乙烯填充物的過程為：將聚苯乙烯微球用乙醇潤濕，然后以1：1：1的質量比與環氧樹脂以及硬化劑混合，攪拌2小時得到混合溶液，最后將混合溶液注入凹槽，并置于60℃下進行固化，硬化劑為間苯二甲胺。

在本發明提供的物質指紋譜傳感裝置中，還可以具有這樣的特征：其中，聚乙烯填充物的折射率為1.2。