[發明專利]一種基于液體囊角度調節的SPR傳感器裝置

有效

• 申請號: 202010344936.1
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111380839B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 劉瑾;陳林林;楊海馬;李筠;任文佳;李美瑩;虞梓豪;張鵬程;殷鳳宇
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種基于液體囊角度調節的SPR傳感器裝置，用于測量溶液濃度，其特征在于，包括角度調制組件、傳感組件、流通組件、入射組件和數據采集組件，所述的流通組件內通入待測溶液，所述的傳感組件設置于流通組件內，且與待測溶液相互接觸，所述的角度調制組件包括鉸鏈(3)和設置于鉸鏈(3)兩側面之間的液體囊(7)，所述的鉸鏈(3)的一側面與入射組件連接，另一側面與傳感組件連接，所述的液體囊(7)通過改變內部液體體積調節鉸鏈(3)的開合角度，所述的數據采集組件與入射組件相互連接；

所述的入射組件產生光波射入傳感組件，所述的角度調制組件通過鉸鏈(3)的開合角度調節光波入射角度，入射的光波在傳感組件處發生全內反射和表面等離子體共振后，通過入射組件返回至數據采集組件，最終數據采集組件得到角度隨反射率變化的SPR光譜，進行數據處理，測定出溶液的濃度；

所述的入射組件包括激光器(1)、光纖(2)和光纖夾頭(5)，所述的光纖夾頭(5)包括第一光纖夾頭和第二光纖夾頭，分別設置于鉸鏈(3)的一側面上，所述的激光器(1)通過光纖(2)與第一光纖夾頭連接，所述的第二光纖夾頭通過光纖(2)與數據采集組件連接；

所述的角度調制組件還包括拉力彈簧(11)以及與光纖夾頭(5)設置于鉸鏈(3)同一側面上的彈簧拉桿(4)和馬達(6)，所述的彈簧拉桿(4)與鉸鏈(3)的轉軸連接，所述的馬達(6)設置兩個，與兩個光纖夾頭(5)共同呈直線排列，并通過彈簧拉桿(4)依次連接，所述的拉力彈簧(11)設置于鉸鏈(3)的底端，其兩端分別與鉸鏈(3)的兩側面連接；

所述的傳感組件包括直角三棱鏡(16)和金屬薄膜(15)，所述的流通組件包括相互連通的待測腔(14)和溶液管道(13)，待測溶液通過溶液管道(13)通入待測腔(14)并在檢測后通過溶液管道(13)流出待測腔，所述的直角三棱鏡(16)的斜邊與鉸鏈(3)的一側面連接，所述的金屬薄膜(15)鍍設于直角三棱鏡(16)的兩條直角邊上，并設置于待測腔(14)內與待測溶液相互接觸；

所述的液體囊(7)包括COP塑料膜和填充于COP塑料內的填充液，所述的填充液為與直角三棱鏡(16)折射率相同的玻璃折射匹配液，所述的液體囊(7)填充于直角三棱鏡(16)以及光纖夾頭(5)之間，與直角三棱鏡(16)的斜邊和光纖夾頭(5)之間緊密貼合；

所述的液體囊(7)通過填充液體體積的改變，控制鉸鏈(3)的開合角度，調節光波的入射角度；

所述的兩個馬達(6)通過牽引彈簧拉桿(4)分別控制兩個光纖夾頭(5)左右移動，調節光波的入射位置；

所述的激光器(1)產生光波，經過光纖(2)從第一光纖夾頭射入，并在通過液體囊(7)后射入直角三棱鏡(16)的一個直角面并發生全內反射，當入射角大于臨界角時，與金屬薄膜(15)發生等離子共振，反射光束射到直角三棱鏡(16)的另一直角面并發生全內反射，當入射角大于臨界角時，與金屬薄膜(15)再次發生等離子共振，反射光束與入射光線平行，從第二光線夾頭射出，并通過光纖(2)通入數據采集組件。

2.根據權利要求1所述的一種基于液體囊角度調節的SPR傳感器裝置，其特征在于，所述的兩個光纖夾頭(5)設置于中間，所述的馬達(6)分別設置于兩個光纖夾頭(5)的兩側，形成對稱結構。

3.根據權利要求1所述的一種基于液體囊角度調節的SPR傳感器裝置，其特征在于，所述的鉸鏈(3)的開合角度范圍為0°-70°。

4.根據權利要求1所述的一種基于液體囊角度調節的SPR傳感器裝置，其特征在于，所述的激光器(1)為光纖耦合半導體激光器，發射665nm波長的光波，所述的直角三棱鏡(16)的折射率為1.64，所述的金屬薄膜(15)為金膜或銀膜。

5.根據權利要求1所述的一種基于液體囊角度調節的SPR傳感器裝置，其特征在于，所述的流通組件還包括溫度計(18)和流速計(17)，所述的溫度計(18)和流速計(17)分別安裝于待測腔(14)輸入端的管道內。