[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

本發明涉及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，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和設置于鉸鏈兩側面之間的液體囊，所述的鉸鏈的一側面與入射組件連接，另一側面與傳感組件連接，所述的液體囊通過改變內部液體體積調節鉸鏈的開合角度，所述的數據采集組件與入射組件相互連接，與現有技術相比，本發明具有成本低且角度靈活可調等優點。

技術領域

本發明涉及SPR傳感器領域，尤其是涉及一種基于液體囊角度調節的SPR傳感器裝置。

背景技術

表面等離子體共振(Surface?Plasmon?Resonance，SPR)是一種物理光學現象，當一束光從波密介質射向到光疏介質，在入射角大于臨界角時，將在界面發生全內反射。此時，在光疏介質中，光波的電場強度以倏逝波的形式繼續存在，其有效深度與入射波長相當。將一層高反射的金屬薄膜鍍在玻璃或石英支持體上，光透過支持體照射到金屬薄膜表面時，將在金屬與待測介質的界面上激發振蕩電荷，形成表面等離子體波。在全內反射發生時，如果入射光和表面等離子體在界面方向上波矢相等，兩者發生共振，一部分入射光能量耦合到表面等離子體中，從而使反射光強發生衰減，形成表面等離子波共振。

SPR對附著在金屬薄膜表面的介質折射率非常敏感，當表面介質的屬性改變或者附著量改變時，共振角將不同。因此，SPR譜能夠反映與金屬膜表面接觸的體系的變化。SPR技術在溶液濃度檢測方面具有高靈敏度、體積小、制作簡單、實時快速、被測物無需標記、化學物質穩定、安全可靠、無污染、可遠程監控等眾多優點。

中國專利CN201710269242公開了一種角度掃描型SPR傳感器系統，該系統既可用于角度掃描又可以用于光強調制檢測的傳感器。等腰直角三棱鏡固設在小轉盤，CCD探測器和衰減片固定設在大轉盤中，大、小轉盤由兩個伺服電機驅動，大轉盤圍著小轉盤轉動。該傳感器可擴大角度掃描范圍、增大可檢測區域面積。

中國專利CN201820102726.X公開了一種四路集成SPR液體折射率傳感裝置，該裝置能夠實時高效的對四種待測液體實現折射率傳感，打破了傳統光纖SPR傳感器固有的使用形式。在一個傳感裝置上集成了兩路級聯分布式SPR液體折射率傳感器。該裝置由光源、光源尾纖、光纖分束器、雙芯光纖、光纖和光譜儀組成；光源輸出端與光源尾纖輸入端連接，光源尾纖輸出端連接至光纖分束器輸入端，光纖分束器的輸出端分別與雙芯光纖輸入端的纖芯正對焊接，雙芯光纖輸出端的每個纖芯分別與一根光纖輸入端的纖芯正對焊接，每根光纖輸出端分別與一個光譜儀的輸入端連接。

上述所采用的SPR傳感器的價格昂貴、裝置復雜且實用性不強，無法大量投入現實生產使用，無法實時對工業或醫療等應用場所的溶液進行檢測。另外在理論方面，這些裝置的角度調制具有局限性，無法準確任意地調整角度，這也限制了SPR傳感器的實用性。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種成本低且角度靈活可調的基于液體囊角度調節的SPR傳感器裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

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，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和設置于鉸鏈兩側面之間的液體囊，所述的鉸鏈的一側面與入射組件連接，另一側面與傳感組件連接，所述的液體囊通過改變內部液體體積調節鉸鏈的開合角度，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。