[發明專利]一種基于微流通道的太赫茲超材料液相折射率傳感器

在審

• 申請號: 202011230101.X
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112378882A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 張瑞;張榮臻;王志斌;李孟委;李克武
• 申請（專利權）人: 中北大學南通智能光機電研究院
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G01N21/41
• 代理公司: 太原榮信德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14119
• 代理人: 楊凱;連慧敏

本發明屬于相折射率傳感器技術領域，具體涉及一種基于微流通道的太赫茲超材料液相折射率傳感器，包括基底層、金屬薄膜層、介質層、混合結構層、頂層薄膜層，基底層的上設置有金屬薄膜層，金屬薄膜層上設置有介質層，介質層上設置有混合結構層，混合結構層上設置有頂層薄膜層。本發明能在太赫茲波段實現無標記、快速響應、高精度、高靈敏度的生物液體檢測。由于中心對稱的結構，在電磁波以不同極化態或者大射角度入射傳感結構時具有完全相同的電磁波吸收特性，并展現出極強的帶寬、吸收穩定性、極化不敏感和寬角度入射的優點，能夠滿足各種復雜環境下生物液相傳感。本發明用于生物液體的檢測。

技術領域

本發明屬于相折射率傳感器技術領域，具體涉及一種基于微流通道的太赫茲超材料液相折射率傳感器。

背景技術

太赫茲波(THz)通常是指頻率范圍在0.1THz-10THz(波長范圍在0.03mm-30mm)頻段內的電磁波，與毫米波相比，太赫茲波不僅擁有更高頻率，還具有貫穿能力越強、不被煙塵、微顆粒阻擋等特性，又由于太赫茲波可以提高通信的速率，有助于實現通訊、探測器件和設備的小型化、輕量化，以及它的強抗干擾能力，使電子設備在惡劣環境下的仍然能正常運行，因此，太赫茲技術在通信、成像、雷達、生物醫學等方面得到了廣泛的應用。

隨著現代微納制作工藝以及激光技術的飛速發展，誕生了太赫茲激發光源，而太赫茲波不僅具有微波的穿透性和光波的良好操控性，還具有瞬態性、寬帶性、相干性、低能量性和強穿透性等不同于傳統光源的獨特性質。因此，太赫茲技術也獲得了飛速的發展，成為當代科技的研究熱點之一，在成像、頻譜學等多個領域得到了廣泛的應用。

超材料是經過設計的金屬微結構按照一定的排布鑲嵌在某介質材料中從而構成的亞波長人工周期性復合結構或復合材料，它的單元結構尺寸遠遠小于工作波長，其電磁參數主要與單元結構的諧振特性有關，具有超常的物理特性。利用電磁波在電磁超材料中的損耗制備成的吸波體因體積與質量較小、電磁參數可設計、吸收頻域可靠調節等特點，廣泛應用于探測、成像和電磁隱身等領域。近年來，學者紛紛嘗試將太赫茲技術與超材料結構的優點相結合，成功設計了各種單頻、雙/多頻、寬帶、可調諧等太赫茲超材料結構，為通信、檢測、軍事等領域的發展做出了巨大貢獻。

在目前的生物傳感方面，對于生物目標物的識別檢測方法仍然較為傳統，大多都是利用標記測定的手段來實現生物液體樣品的分析。這些傳統的檢測分析手段需要預先對樣品進行修飾、標記，這種樣品的預處理過程相對較為復雜、耗時較長、檢測響應速度較慢，并且還有極大的風險會破壞、污染待測樣品，嚴重影響了檢測精度，從而大大限制了其應用的范圍。

發明內容

針對上述目前的生物傳感相對較為復雜、耗時較長、檢測響應速度較慢并且還有極大的風險會破壞、污染待測樣品，嚴重影響了檢測精度的技術問題，本發明提供了一種靈敏度高、精度高、結構簡易緊湊的基于微流通道的太赫茲超材料液相折射率傳感器。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于微流通道的太赫茲超材料液相折射率傳感器，包括基底層、金屬薄膜層、介質層、混合結構層、頂層薄膜層，所述基底層的上設置有金屬薄膜層，所述金屬薄膜層上設置有介質層，所述介質層上設置有混合結構層，所述混合結構層上設置有頂層薄膜層。

所述基底層的材料采用硅，所述金屬薄膜層的材料采用銅，所述金屬薄膜層通過磁控濺射鍍膜工藝將致密的金屬薄膜沉積在基底層的上表面。

所述介質層的材料采用FR-環氧玻璃板，所述介質層通過RTM閉模低壓成型的方式構建在金屬薄膜層的上表面。

所述混合結構層包括微流通道層、諧振金屬陣列層，所述微流通道層設置在介質層與頂層薄膜層之間，所述諧振金屬陣列層設置在介質層的上表面。