[发明专利]一种规模化制造表面增强拉曼芯片的设备及利用该设备制造表面增强拉曼芯片的方法

说明书

技术领域

本发明属于专门制造拉曼芯片的设备领域，涉及一种规模化制造表面增强拉曼芯片的设备，本发明还涉及一种利用该设备制造表面增强拉曼芯片的方法。 

背景技术

光线照射在物体上时会与物质分子发生相互作用，一部分入射光产生弹性散射（瑞利散射），另一部分产生非弹性散射—即拉曼散射。拉曼散射光谱与物质分子的振动和转动能级有关，能很好的反映物质的分子组成和结构形态，是特征指纹光谱，常用来分析物质结构。 

普通拉曼散射的光谱信号强度非常弱，通常比入射光强度低几个数量级，因此灵敏度低。为解决上述问题，通常考虑通过特定的技术手段增强拉曼散射光谱强度，现有技术中常采用Au、Ag等金属纳米材料制备表面增强拉曼散射（SERS）活性基底材料，以增强基底金属表面局域电场耦合或诱导吸附分子的电荷转移，从而提高待测物质的拉曼响应信号。现有技术中普遍采用物理光刻或化学合成的方法制备具有表面增强拉曼活性的粗糙表面；但是，物理光刻法存在着操作复杂、加工周期长、成本高等缺陷；化学合成法则主要用于实验室，其重复性差并且缺乏规模化生产设备，难以实现批量制造，无法满足市场需求。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种规模化制造表面增强拉曼芯片的设备，该设备可以提高表面增强拉曼芯片的制造效率，实现规模化制造。为达到上述目的，本发明提供一种规模化制造表面增强拉曼芯片的设备，包括动力传送系统、压印室、镀膜室和控制系统；原材料在控制系统的控制下经动力传送系统传送，依次经压印室压印和镀膜室镀膜后得到表面增强拉曼芯片。 

进一步，所述镀膜室包括串接的镀膜室A和镀膜室B，所述压印室、镀膜室A和镀膜室B串接，串接处对空气密封。 

进一步，还包括剪裁机构，所述裁剪机构位于压印室和镀膜室A之间。 

进一步，所述压印室设有压印机构、真空度传感器和连通压印室内外的真空泵。 

进一步，所述压印机构为间歇式压印机构，该压印机构从上到下依次设有动力源、活动模、压印头、导杆、固定模和底座；所述固定模固定在底座上；所述活动模与动力源固定连接，所述压印头固定连接在活动模下部，活动模在动力源的作用下带动压印头沿着导杆上下运动，完成对原材料的压印。 

进一步，所述压印机构上还设有压力传感器以及温度调控系统，所述温度调控系统包括加热器、冷却器和温度传感器，控制系统通过温度传感器的信号调节加热器和冷却器的工作状态。 

进一步，所述的压印头采用镍合金或镍钴合金制成，其工作表面设有微结构。 

进一步，所述压印机构为连续式压印机构，包括相互配合使用的活动压印轮和固定压印轮，该活动压印轮和固定压印轮之间的间距可调，所述原材料通过活动压印轮和固定压印轮完成压印。 

进一步，所述压印机构前部设有加热器，后部设有冷却器；原材料经加热器加热后进入压印机构压印，之后由冷却器进行冷却。 

进一步，所述的活动压印轮采用镍合金或镍钴合金制成，其工作表面设有微结构。 

进一步，所述微结构是金字塔形、倒金字塔形、锥形、柱形或球形阵列结构，或者是带有金字塔形、倒金字塔形、锥形、柱形或球形微结构阵列的微流道。 

进一步，所述阵列结构尺寸为0.5～100μm，阵列周期为0.5～100μm，所述微流道的宽度为10～500μm，深度为10～500μm。 

本发明利用所述设备制造表面增强拉曼芯片的方法，包括以下步骤： 

1）选取原材料； 

2）压印：通过传动装置将步骤1）所选原材料送入压印室，用压印室的压印机构（3）压印原材料（2）； 

3）剪切：用裁剪机构将步骤2）压印后的原材料剪成片段； 

4）镀膜：将步骤3）剪裁所得片段输送到镀膜室A中进行一次镀膜，镀膜后的原材料片段输送到镀膜室B进行二次镀膜； 

5）通过输出传送带输出步骤4）所得产品。 

进一步，所述步骤4）所镀金属膜是Au、Ag、Pt或Cu膜，所述一次镀膜厚度为100～500nm，二次镀膜厚度为5～100nm。 

本发明的有益效果在于：本发明规模化制造表面增强拉曼芯片的设备结合了热压印技术 和金属镀膜技术，可实现表面增强拉曼芯片的规模化制造，提高生产效率，降低生产成本；另外，本发明规模化制造表面增强拉曼芯片的设备还具有结构紧凑、占地面积小等优点。本发明制造表面增强拉曼芯片的方法可以连续生产拉曼芯片，所获得的拉曼芯片质量高、重复性好，将推动表面增强拉曼芯片的产业化及在各领域的应用。 

附图说明