[發(fā)明專利]一種具有金屬方形諧振陣列的太赫茲微流傳感器

有效

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• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113049524B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 鄧琥;王民昌;尚麗平;康瑩;楊潔萍;武志翔;熊亮;劉泉澄;屈薇薇;李占鋒;何俊
• 申請（專利權）人: 西南科技大學;西安近代化學研究所
• 主分類號: G01N21/3581
• 分類號: G01N21/3581
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發(fā)明公開了一種具有金屬方形諧振陣列的太赫茲微流傳感器，該太赫茲微流傳感器包括：蓋層、金屬矩形諧振陣列、金屬反射鏡面和襯底；襯底的表面設置金屬反射鏡面；金屬反射鏡面和蓋層相對設置，金屬反射鏡面和蓋層之間的空隙形成微流通道；金屬矩形諧振陣列設置在微流通道內，且位于蓋層的表面。金屬矩形諧振陣列由多個金屬矩形諧振單元組成，金屬矩形諧振環(huán)單元包括兩個相同的金屬矩形諧振環(huán)，金屬矩形諧振環(huán)螺旋繞制而成；兩個金屬矩形諧振環(huán)的外環(huán)相接；兩個金屬矩形諧振環(huán)旋轉對稱。本發(fā)明利用微流通道減輕水分對于太赫茲波的強吸收作用和金屬方形諧振陣列位于微流通道中增加了待測液體和金屬方形諧振陣列的接觸面積，從而提高傳感器的Q值和探測靈敏度。

技術領域

本發(fā)明涉及微流傳感器技術領域，特別是涉及一種具有金屬方形諧振陣列的太赫茲微流傳感器。

背景技術

太赫茲波是指頻率在0.1～10THz范圍內的電磁波，介于微波與紅外之間，兼具紅外的指紋識別特點和微波通信的特點。與其他頻段的電磁波相比，太赫茲波具有許多獨特優(yōu)勢。就生物傳感而言，太赫茲光子的能量較低，不易對生物物質造成破壞。另外生物大分子自身振動或轉動能量的頻率恰好位于太赫茲波段，當有機分子相互作用時，會在太赫茲波段呈現強烈的吸收、色散特性。因此太赫茲波在生物醫(yī)學、生物傳感等方面發(fā)揮重要作用，具有廣闊應用前景。

超材料是一種周期性排列的新型人工復合電磁材料，可以通過特殊的結構單元對磁場或電場產生諧振，從而實現特殊電磁特性。這種性質主要取決于結構單元的幾何形狀，而非其組成元素本身的物理性質，對傳感器件而言有著非常大的設計空間。另外，超材料對周圍環(huán)境的介電特性的變化非常敏感，并且對電磁場的局域性加強顯示出很強的光譜特征，因此超材料可以應用于分析物的檢測。

太赫茲超材料生物傳感器具有免標記、響應快、靈敏度高、成本低等優(yōu)點，在生物微量檢測領域具有很大潛力。然而現有的大多數太赫茲超材料生物傳感器在高Q值和高靈敏度方面仍無法滿足實際需求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種具有金屬方形諧振陣列的太赫茲微流傳感器，利用微流通道減輕水分對于太赫茲波的強吸收作用和金屬方形諧振陣列位于微流通道中增加了待測液體和金屬方形諧振陣列的接觸面積，從而提高傳感器的Q值和探測靈敏度。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種具有金屬方形諧振陣列的太赫茲微流傳感器，包括：蓋層、金屬矩形諧振陣列、金屬反射鏡面和襯底；

所述襯底的表面設置所述金屬反射鏡面；所述金屬反射鏡面和所述蓋層相對設置，所述金屬反射鏡面和所述蓋層之間的空隙形成微流通道；所述金屬矩形諧振陣列設置在所述微流通道內，且位于所述蓋層的表面。

所述金屬矩形諧振陣列包括多個金屬矩形諧振單元，所述金屬矩形諧振環(huán)單元包括兩個相同的金屬矩形諧振環(huán)，所述金屬矩形諧振環(huán)螺旋繞制而成；兩個所述金屬矩形諧振環(huán)的外環(huán)相接；兩個所述金屬矩形諧振環(huán)旋轉對稱。

可選的，所述金屬矩形諧振環(huán)包括內環(huán)和外環(huán)，所述內環(huán)和所述外環(huán)連接，所述內環(huán)包括依次連接的第一諧振部、第二諧振部和第三諧振部，所述外環(huán)包括依次連接的第四諧振部、第五諧振部、第六諧振部和第七諧振部，所述第三諧振部和所述第四諧振部連接；

所述第一諧振部和所述第二諧振部平行，所述第三諧振部和所述第一諧振部垂直，所述第四諧振部和所述第六諧振部均和所述第三諧振部平行，所述第五諧振部和所述第七諧振部均和所述第一諧振部平行。

可選的，所述蓋層的厚度為40μm-60μm。

可選的，所述蓋層的材料為硅、石英、聚酰亞胺、含氟聚酰亞胺、聚乙烯或者聚四氟乙烯。

可選的，所述金屬矩形諧振陣列的厚度為0.1μm-0.2μm。

可選的，所述金屬矩形諧振陣列的材料為Al、Au、Ag、Cu或鈦鉑金合金。