[發明專利]金屬包覆波導傳感器及其對銀膠溶液折射率的檢測方法

在審

• 申請號: 202110022058.6
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112858219A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 陸炎;鄧小燕;劉雪玉;翟羽;王昕燦;龔旭;孫春洋
• 申請（專利權）人: 江蘇航運職業技術學院
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/01
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 劉紅陽

1.一種金屬包覆波導傳感器，其特征在于，包括導波層、耦合層和襯底層，所述導波層為第一玻璃板，所述耦合層為覆于第一玻璃板頂部的第一銀膜，所述襯底層為設于第一玻璃板下方的第二銀膜，所述第二銀膜的厚度大于第一銀膜的厚度；所述第一玻璃板與襯底層之間設有一個用于注入待測樣品的樣品室，所述樣品室的外側設有玻璃板。

2.根據權利要求1所述的金屬包覆波導傳感器，其特征在于，所述第二銀膜的頂部復合有SiO₂薄膜。

3.根據權利要求1所述的金屬包覆波導傳感器，其特征在于，所述襯底層的下方設有第二玻璃板。

4.根據權利要求1所述的金屬包覆波導傳感器，其特征在于，所述待測樣品為納米銀膠溶液。

5.一種如權利要求1-4中任一項所述的金屬包覆波導傳感器對銀膠溶液折射率的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據金屬包覆波導傳感器的截面圖，假定空氣、銀膜、玻璃、樣品的介電常數分別是ε₀、ε₁、ε₂和ε₃，玻璃和樣品室的厚度為h₂和h₃，則其本征方程為：

式中：

其中，β是導模的傳播常數，α₂₁和α₃₁是導模在兩側金屬膜中的衰減系數；

(2)納米銀膠溶液的折射率與純水的折射率接近，先用金屬包覆波導傳感器測出純水的共振峰，然后選取其中某一導模所對應的入射角作為同步角，給出純水在785nm時的折射率1.392600，以此先確定這個導模所對應的m值；

(3)通過步驟(2)中的導模再測試納米銀膠溶液產生的同步耦合角的變化，從而得出納米銀膠溶液的折射率。

6.一種金屬包覆波導傳感器對銀膠溶液折射率的測試裝置，其特征在于，包括準直激光發射器、光圈、偏振器、金屬包覆波導傳感器和θ/2θ轉臺，所述光圈上設有供準直激光穿過的光孔，所述準直激光發射器、光孔、偏振器、金屬包覆波導傳感器在準直激光的發射光路上依次設置，所述金屬包覆波導傳感器放置于θ/2θ轉臺的中心槽內，所述θ/2θ轉臺由步進電動機驅動旋轉，所述θ/2θ轉臺上設有光電探頭，所述光電探頭通過A/D轉換器與計算機電性連接，所述計算機內設有反射譜生成軟件。

7.根據權利要求6所述的金屬包覆波導傳感器對銀膠溶液折射率的測試裝置，其特征在于，所述步進電動機由計算機控制。

8.根據權利要求6所述的金屬包覆波導傳感器對銀膠溶液折射率的測試裝置，其特征在于，所述準直激光的功率為100mW，波長為785nm。