[发明专利]一种光纤式液体折射率检测池的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤式液体折射率检测池的制作方法，属于折射率检测设备领域。

背景技术

折射率是液体的基本属性之一，精确地测量液体折射率在工业处理和生化分析等领域显得至关重要。测量液体折射率有很多方法，和传统的折射率传感器相比，光纤式液体折射率传感器有诸多优势，比如高灵敏度、高集成度、可在强电磁干扰的恶劣环境下工作等。

然而，现有文献关于光纤式液体折射率的测量方案中，对于待测液体与光纤传感区域的相互作用方式及光路的固定方法仍存在很多需要改进的地方，例如文献（纪玉申, 付广伟, 付兴虎, 等. “熔融拉锥型光子晶体光纤马赫-曾德尔干涉仪传感特性,” 光学学报, 2013, 33(10): 51-55.）中，作者将锥形光子晶体光纤放在培养皿里，每次加入不同浓度的待测溶液直至锥形传感区域完全浸没到溶液中，然后每次测量之前都用蒸馏水对锥区进行清洁并烘干。其不足在于：光路不够稳定，每次清洁和烘干时容易造成光路的改变，影响信号的准确性。而且锥区很脆弱，反复的清洗容易使其断开。2014年，毕卫红等利用熔融拉锥的光子晶体光纤构成马赫增德尔干涉仪实现液体折射率传感（毕卫红, 申远, 刘强, 等. “直接熔融塌陷光子晶体光纤马赫曾德尔干涉仪的折射率传感特性,” 中国激光, 2014, 41(5): 505008.），测量时熔融的光子晶体光纤被粘贴固定在载玻片上，每次测量完毕后用蒸馏水洗净，并用脱脂药棉将清水吸干。该方法和上述方法相比，改进之处在于：提高了光路的稳定性，但是脱脂棉仍然容易使脆弱的锥区断开。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的主要目的在于克服已有技术的不足之处，提出了一种结构简单、便于生产的光纤式液体折射率检测池及其制作方法，该制作方法利用PDMS检测池的良好可修饰特性，使折射率检测可以获得现有技术中无法达到的光路稳定性和信号的准确性。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明提出一种光纤式液体折射率检测池的制作方法，该光纤式液体折射率检测池采用聚二甲基硅氧烷制作，PDMS是一种硅橡胶，有良好的可修饰特性。用PDMS来制作检测池，具有成本低，设计灵活，制作工艺简单且可通过模具浇铸进行大批量生产等优点。

光纤式液体折射率检测池的结构为在池体1上表面开设光纤槽2和检测池3，池体1侧壁开设有与检测池3相通的待测液进液通道4、蒸馏水进液通道5和排液通道6，三个点胶针7的一端分别插入上述三个通道，另一端外接泵管8可与注射器相连。

本发明还提供了一种光纤式液体折射率检测池的制作方法，包括以下步骤：

①在矩形模具侧壁上打孔，插入直径在0.45至0.5mm之间的不锈钢丝，制成所需要的通道布局：待测液进液通道4、蒸馏水进液通道5和排液通道6；

②将聚二甲基硅氧烷单体和固化剂按10:1的比例混合均匀，并进行抽真空脱气30分钟；

③将脱气后的聚二甲基硅氧烷浇铸于矩形模具中，浇铸的厚度高于池体1的高度，然后在70℃的温度下固化2小时；

④进行冷却、脱模；

⑤抽出不锈钢丝形成三个通道，并在池体1上切割出光纤槽2和检测池3，其中光纤槽2底部为半径为1 mm的半圆形，深度为3 mm；

⑥将三个点胶针7的一端分别插入上述三个通道，另一端外接泵管8。

上述方案中，所述的待测液进液通道4和蒸馏水进液通道5在池体1的同一侧，排液通道6在池体1的另一侧；待测液进液通道4和蒸馏水进液通道5的中心高度一致，且高于光纤槽2的最低点，排液通道6位于检测池3的底部。

（三）有益效果

本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：

1) 设计采用聚二甲基硅氧烷制作光纤式液体折射率检测池，PDMS是一种硅橡胶，具有成本低，设计灵活，制作工艺简单且可通过模具浇铸进行大批量生产等特点；

2) 本发明提出的光纤式液体折射率检测池，实验时光纤被固定于光纤槽中，待测液体装在注射器中，连接泵管通过待测液进液通道缓缓注入检测池直至光纤完全浸没在待测液体中，测量不同折射率的液体时只需更换注射器即可，该方案有效的保证了实验过程中光路的稳定性，使信号传输更加稳定；