[发明专利]一种金属等离激元贴片式发光温度和红外线传感器

说明书

本发明是一种金属等离激元贴片式发光温度和红外线传感器装置，柔性透明衬底(6)上有一层金属纳米颗粒(4)，核壳结构的发光物质(5)位于金属纳米颗粒周围，聚合物分子层(3)位于金属纳米颗粒上方，其底端连接衬底或金属纳米颗粒，由金属纳米颗粒、聚合物分子、发光物质组成的单元结构可重复多层，柔性透明薄膜(1)位于上述结构周围，透明液体(2)填充于聚合物分子与柔性透明薄膜间，贴片(7)位于底层柔性透明薄膜下方并紧贴薄膜。通过该传感器底部的凝胶贴片将此传感器贴服于被测物体表面，并用紫外灯直接照射贴片上表面。可用人眼直接观察或用相机拍摄贴片式温度传感器的发光颜色，适用于规则、不规则表面的物体。

技术领域

本发明属于温度和红外线传感器领域，具体而言，涉及一种金属等离激元贴片式发光温度和红外线传感器，尤其涉及柔性、发光的贴片式温度和红外线传感器。

背景技术

目前的温度传感器，主要有传统的温度传感器，包括热敏电阻和热电偶。热敏电阻利用自身的电阻—温度特性，温度变化，电阻值也发生变化，但是其自热现象严重影响了其测温精度。热电偶利用热电效应，将电偶两端的温度差转化为电动势差，但是其灵敏度较低、稳定性较差，高温下其自身的温度特性的非线性非常明显，限制了其测温精度。以上两种传统的温度传感器，材质坚硬、外形规则，均无法实现对不规则物体表面的温度测量，还会产生电磁干扰，因此这类传感器的应用十分受限。此外，目前的红外温度传感器所需的红外探测器，基本采用窄禁带半导体材料碲镉汞(HgCdTe)材料，每个图像传感器Charge-coupled Device,CCD价格数百万，十分昂贵。

局域等离激元共振Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR是金属纳米结构在亚波长范围内与光强烈相互作用引发的共振增强效应，能够将光局域在深度亚波长的范围内，随之而来会带来各种效应。1.产生热点效应，金属纳米颗粒的局域表面等离共振效应能够使得颗粒表面的光场强度显著增强。2.当金属颗粒的局域等离激元共振峰与量子点等光致发光材料的发光峰匹配时，能够增强量子点等材料的光致发光效率。3.金属纳米颗粒的局域等离激元共振的吸收峰对其周围介质折射率的变化非常敏感，且纳米颗粒的形貌越长、棱角越尖，对介质折射率变化的响应灵敏度越大金纳米树枝703nm/RIU。这种效应非常适合用作高灵敏度的传感器，例如：当温度传感器中加入金属纳米材料后，由于金属纳米材料的光致发光增强效应与对折射率变化的高灵敏度响应，将更容易通过发光光谱和颜色的变化反映出温度的变化。

目前的现实工业生产场合中对温度传感器提出了更高的要求：1.在测量普通温度计无法或难以测量的部件、外表面如具有不规则外形的物体的外表面以及危及生命的环境中物体温度时，要求传感器能够贴合其形状，准确测得物体表面温度；2.在测量较大物体的温度时，要求传感器与被测物体的接触面积尽可能大，而不只是单点测量；3.在测量涉及电磁方面的仪器温度时，如医疗设备、油气罐等易燃易爆场景、射频微波设备及电力变压器等强电磁辐射设备，要求传感器不产生电磁干扰，也不怕电磁干扰。

综上所述，实现满足更高应用要求的温度传感器，关键在于在保证测量精度的前提下，对传感器柔性、大接触面积等特征的实现。目前的传感器中，难有同时满足高柔性、大接触面积、零电磁干扰、低成本等要求的结构，而这一关键瓶颈问题的解决，对实现新一代柔性传感器技术及其应用至关重要。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出了一种金属等离激元贴片式发光温度和红外线传感器，适用于多种材料和形状的待测物体，提高测量的准确性与灵活性，从而可以实现对不规则物体温度的准确测量。