[發(fā)明專利]一種光尋址方波/交流伏安電化學(xué)傳感系統(tǒng)與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011376443.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112666243B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張德文;王健;陳芳明;孟瑤;蔣明瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/48
• 分類號(hào): G01N27/48;G01N27/416
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張海平

1.一種光尋址方波/交流伏安電化學(xué)傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括激光裝置(1)、半導(dǎo)體芯片(2)、檢測(cè)池裝置(3)、電化學(xué)檢測(cè)裝置(4)、位移裝置(5)和光學(xué)成像裝置(18)；半導(dǎo)體芯片(2)固定于檢測(cè)池裝置(3)下端，檢測(cè)池裝置(3)上設(shè)有通孔容腔，通孔容腔內(nèi)用于放置檢測(cè)液，檢測(cè)液能夠與半導(dǎo)體芯片(2)上端面接觸，電化學(xué)檢測(cè)裝置(4)的對(duì)電極(6)和參比電極(7)間隔放置于檢測(cè)液內(nèi)，電化學(xué)檢測(cè)裝置(4)的工作電極(8)與半導(dǎo)體芯片(2)下端電連接，激光裝置(1)和光學(xué)成像裝置(18)設(shè)置于檢測(cè)池裝置(3)上端，光學(xué)成像裝置(18)的光源和激光裝置(1)的激光能夠通過(guò)通孔容腔照射于半導(dǎo)體芯片(2)上表面，半導(dǎo)體芯片(2)和檢測(cè)池裝置(3)固定于位移裝置(5)上，電化學(xué)檢測(cè)裝置(4)包括電化學(xué)工作站、對(duì)電極、參比電極和工作電極，對(duì)電極與、參比電極和工作電極均與電化學(xué)工作站相連，電極采用鉑絲，參比電極采用Ag/AgCl參比電極，工作電極連接于半導(dǎo)體芯片，激光裝置(1)包括激光控制器(19)、激光器(20)、準(zhǔn)直透鏡(21)、分光棱鏡(22)和放大物鏡(23)，放大物鏡(23)設(shè)置于檢測(cè)池裝置(3)上端，準(zhǔn)直透鏡(21)設(shè)置于激光器(20)激光發(fā)射端，分光棱鏡(22)設(shè)置于準(zhǔn)直透鏡(21)和放大物鏡(23)之間，激光器連接于激光控制器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光尋址方波/交流伏安電化學(xué)傳感系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)成像裝置包括LED照明光源(24)、場(chǎng)鏡(25)和CCD相機(jī)，CCD相機(jī)連接有計(jì)算機(jī)(26)，計(jì)算機(jī)(26)用于獲取圖像并存儲(chǔ)，場(chǎng)鏡(25)設(shè)置于分光棱鏡(22)一側(cè)，場(chǎng)鏡(25)、分光棱鏡(22)和放大物鏡(23)在一條直線上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光尋址方波/交流伏安電化學(xué)傳感系統(tǒng)，其特征在于，半導(dǎo)體芯片(2)采用pH敏感半導(dǎo)體芯片或阻抗敏感半導(dǎo)體芯片。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光尋址方波/交流伏安電化學(xué)傳感系統(tǒng)，其特征在于，pH敏感半導(dǎo)體芯片包括由上至下依次堆疊的敏感層(9)、絕緣層(10)、半導(dǎo)體層(11)和歐姆接觸層(12)，歐姆接觸層(12)與電化學(xué)檢測(cè)裝置(4)的工作電極(8)電連接，敏感層(9)與檢測(cè)池裝置(3)內(nèi)的電解液接觸，阻抗敏感半導(dǎo)體芯片包括上至下依次堆疊的絕緣層(10)、半導(dǎo)體層(11)和歐姆接觸層(12)，歐姆接觸層(12)與電化學(xué)檢測(cè)裝置(4)的工作電極(8)電連接，絕緣層(10)與檢測(cè)池裝置(3)內(nèi)的電解液接觸。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光尋址方波/交流伏安電化學(xué)傳感系統(tǒng)，其特征在于，檢測(cè)池裝置(3)包括檢測(cè)腔體(13)和電連接片(14)，檢測(cè)腔體(13)上設(shè)有通孔腔體，半導(dǎo)體芯片(2)與檢測(cè)腔體(13)下端面密封接觸，電連接片(14)設(shè)置于半導(dǎo)體芯片(2)下端，電連接片(14)與半導(dǎo)體芯片(2)電連接。

6.一種基于權(quán)利要求3所述光尋址方波/交流伏安電化學(xué)傳感系統(tǒng)的光尋址方波/交流伏安電化學(xué)測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將固定有pH敏感半導(dǎo)體芯片的檢測(cè)池裝置固定于位移裝置上，在檢測(cè)池裝置的通孔容腔內(nèi)加入不同pH值的緩沖鹽電解液；將電化學(xué)檢測(cè)裝置的對(duì)電極和參比電極放入電解液內(nèi)，將工作電極與pH敏感半導(dǎo)體芯片的歐姆接觸層相連；

S2、調(diào)節(jié)位移裝置使激光器產(chǎn)生的激光通過(guò)檢測(cè)池裝置的通孔容腔照射在pH敏感半導(dǎo)體芯片上端，并使激光聚焦點(diǎn)位于半導(dǎo)體表面0.8-1.2cm處；

S3、采用電化學(xué)工作站對(duì)不同pH溶液依次進(jìn)行SWV和ACV電化學(xué)測(cè)試，獲得暗/光電流-電位曲線，從而完成尋址方波/交流伏安電化學(xué)傳感檢測(cè)。