[發明專利]一種藻類檢測微納光學傳感器及其制作與檢測方法

有效

• 申請號: 202110563684.6
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113358612B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 管軼華;金慶輝;馮璐璠;鹿勝康;項志強;郜晚蕾
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N27/416;B81B7/00
• 代理公司: 寧波甬楹專利代理事務所(普通合伙) 33447
• 代理人: 陳其明

1.一種藻類檢測微納光學傳感器，用于檢測藻類種類與濃度,包括硅基片(1)，所述硅基片(1)正面、背面均為開槽結構面，其特征在于，所述硅基片(1)的其中一段邊側，為用于接觸待檢測介質的檢測邊，所述硅基片(1)正面從檢測邊向上開設有至少1條正面腐蝕槽(2)，每條正面腐蝕槽(2)的終端各自連接寬度大于正面腐蝕槽(2)的光源腔體(3)，每個光源腔體(3)上面設置有光源(4)，每個光源(4)的發光面朝下；所述硅基片(1)背面從檢測邊向上開設有背面腐蝕槽(5)，背面腐蝕槽(5)的連接寬度大于背面腐蝕槽(5)的接收腔體(6)，接收腔體(6)上面設置有信號光接收器(7)，所述信號光接收器(7)的光接收面朝下；所述光源腔體(3) 與接收腔體(6)設置有傾斜的反射壁(15)；每條正面腐蝕槽(2)、光源腔體(3)與背面腐蝕槽(5)、接收腔體(6)內設置有用作使光線定向傳輸的光波導，所述光波導是由光波導材料在液態時灌注固化而成，包括成型于每條正面腐蝕槽(2)及其光源腔體(3)內的光源光光波導(13)，與成型于背面腐蝕槽(5)及其接收腔體(6)內的信號光光波導(14)；使得檢測時從所述光源(4)依次經光源光光波導(13)、檢測邊及位于其下方的待檢測介質、信號光光波導(14)至信號光接收器(7)形成光通路；所述光源(4)所發出光的波長是正對所要檢測的藻類種類可以激發出較強熒光的波長，所述信號光接收器(7)是能接收所述熒光并能轉換成電參數值的信號光接收器(7)；所述光源腔體(3)與接收腔體(6)的反射壁(15)均呈半環形，反射壁(15)與光源腔體(3)底面成54.7°夾角。

2.如權利要求1所述的微納光學傳感器，其特征在于，所述硅基片(1)為呈長方形的薄片塊，所述檢測邊為長方形的薄片塊的兩條長邊中的其中一條長邊；所述光源光光波導(13)與信號光光波導(14)在檢測邊端分別形成呈凸起圓弧形的聚光壁(17)；所述背面腐蝕槽(5)的開口端位于檢測邊，呈現從開口端向上逐漸收縮的喇叭狀，開口端的寬度不小于各正面腐蝕槽(2)所占跨度。

3.如權利要求1所述的微納光學傳感器，其特征在于，所述硅基片(1)正面從檢測邊向上開設1條正面腐蝕槽(2)，正面腐蝕槽(2)的終端連接光源腔體(3)，光源腔體(3)上面設置有光源(4)；所述光源(4)所發出光的波長是正對藍藻綠藻褐藻3種藻類其中1種可以激發出較強熒光的波長。

4.如權利要求1所述的微納光學傳感器，其特征在于，所述硅基片(1)正面從檢測邊向上開設2條正面腐蝕槽(2)，每條正面腐蝕槽(2)的終端分別連接光源腔體(3)，2個光源腔體(3)上面分別設置有光源(4)，分別設置的2個光源(4)所發出光的波長分別為正對藍藻綠藻褐藻3種藻類中的其中不同種類的2種可以激發出較強熒光的波長。

5.如權利要求1所述的微納光學傳感器，其特征在于，所述硅基片(1)正面從檢測邊向上開設3條正面腐蝕槽(2)，每條正面腐蝕槽(2)的終端分別連接光源腔體(3)，3個光源腔體(3)上面分別設置有光源(4)，分別設置的3個光源(4)所發出光的波長為正對藍藻綠藻褐藻3種藻類可以各自激發出較強熒光的波長。

6.如權利要求1所述的微納光學傳感器，其特征在于，所述光源腔體(3)與接收腔體(6)的反射壁(15)均包括1個主反射面(8)與位于主反射面兩側的過渡反射面(9)，每側至少有1個過渡反射面(9)。

7.如權利要求1至6任一項所述的微納光學傳感器，其特征在于，從所述各光源腔體(3)開設有延伸腐蝕槽(10)，所述各延伸腐蝕槽(10)的終端設置寬度大于各延伸腐蝕槽(10)的共同的參考腔體(11)，所述延伸腐蝕槽(10)、參考腔體(11)內同樣設置有經液態時灌注，固化后用作使光線定向傳輸的參考光光波導(16)，參考腔體(11)上面設置有參考光接收器(12)。

8.如權利要求7所述的微納光學傳感器，其特征在于，所述用作使光線定向傳輸的光波導材料的光波導材料為SU-8光刻膠，所述光源(4)選用固定波長的LED發光器或閃爍氙燈裸燈，所述光接收器選擇光敏管或光電二極管。