[實用新型]一種復合型微腔和重金屬離子檢測系統

有效

• 申請號: 202022746231.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN214539243U
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 盧圣臻;劉申;楊勇;張強;鄒濤;羅俊賢;趙媛媛;陳燕蘋;王義平
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 李健威

本實用新型公開了一種復合型微腔，包括具有兩開口端的回音壁模式微腔，所述回音壁模式微腔的內壁上附著有一折射率可變層，所述折射率可變層在與重金屬離子相結合后可發生折射率變化。該復合型微腔可高效、簡便地檢測及去除液體中的微量重金屬離子。本實用新型還提供公開了基于上述復合型微腔的重金屬離子檢測系統。

技術領域

本實用新型涉及微腔傳感領域，尤其涉及一種復合型微腔和重金屬離子檢測系統。

背景技術

紡織、造紙等行業排出的廢水中含有大量有毒、難降解且致癌的重金屬離子，重金屬在人體內能和蛋白質及酶等發生強烈的相互結合，使它們失去活性， 也可能在人體的某些器官中累積，造成慢性中毒。

目前，重金屬離子檢測技術仍存在著檢測限不夠低、精度不夠高、非可視化、難以定量化等不足，如何高效、簡便地檢測及去除液體中的微量重金屬離子成為亟待解決的現實問題。

實用新型內容

為了解決上述現有技術的不足，本實用新型提供一種復合型微腔，可高效、簡便地檢測及去除液體中的微量重金屬離子。

本實用新型還提供基于上述復合型微腔的重金屬離子檢測系統。

本實用新型所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現：

一種復合型微腔，包括具有兩開口端的回音壁模式微腔，所述回音壁模式微腔的內壁上附著有一折射率可變層，所述折射率可變層在與重金屬離子相結合后可發生折射率變化。

進一步地，所述折射率可變層可與重金屬離子發生物理結合、化學結合或生物結合。

進一步地，所述折射率可變層為二維MXene材料層。

進一步地，所述二維MXene材料層為二維碳化鈦納米層。

進一步地，所述回音壁模式微腔為微毛細管腔、微泡腔或微瓶腔。

進一步地，所述回音壁模式微腔為微泡腔，其兩開口端之間具有一球形微泡內腔，所述球形微泡內腔的兩端分別通過毛細管通道與對應的開口端連通。

進一步地，所述折射率可變層附著于所述球形微泡內腔的內壁上。

一種重金屬離子檢測系統，包括

上述的復合型微腔，用于通入待檢流體；

可調諧激光器，用于向所述復合型微腔中內壁附著有所述折射率可變層的部位內發射調制激光；

光譜儀，用于采集從所述復合型微腔中內壁附著有所述折射率可變層的部位內出射的調制激光，并將采集到的調制激光轉換為所述復合型微腔的回音壁模式共振譜；

控制計算裝置，用于控制所述可調諧激光器向所述復合型微腔中內壁附著有所述折射率可變層的部位內發射調制激光，以及控制所述光譜儀采集從所述復合型微腔中內壁附著有所述折射率可變層的部位內出射的調制激光，然后依據所述光譜儀轉換來的所述復合型微腔的回音壁模式共振譜分析計算出待檢流體中的重金屬離子濃度。

進一步地，還包括

耦合裝置，用于將所述可調諧激光器和光譜儀分別與所述復合型微腔連接，以將所述可調諧激光器發射的調制激光耦合進所述回音壁模式微腔內，以及供所述復合型微腔內的調制激光出射至所述光譜儀。

進一步地，所述耦合裝置包括一微納光纖，所述微納光纖的兩端分別與所述可調諧激光器和光譜儀連接，其光纖錐區與所述復合型微腔中內壁附著有所述折射率可變層的部位接近，以使調制激光以倏逝場的形式從所述微納光纖輸出耦合進所述復合型微腔內，并發生全反射現象以產生回音壁模式，最后再從所述復合型微腔耦合輸出到所述微納光纖內。