[发明专利]基于SPR传感器的溶液浓度检测系统以及SPR传感器的制备方法

说明书

本发明的公开了一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统，包括SPR传感器、宽带光源、样品池、光纤光谱仪和计算机，所述SPR传感器安装在所述样品池中，且所述SPR传感器输入端和输出端分别安装有输入光纤和输出光纤，所述输入光纤与所述宽带光源连接，所述输出光纤与所述光纤光谱仪，所述光纤光谱仪与所述计算机通过数据线连接；其中，所述SPR传感器包括检测光纤以及设置在所述检测光纤上的不对称金属膜层，所述检测光纤包括单模光纤以及左右对称设置在所述单模光纤两端的多模光纤，两个多模光纤通过熔焊与所述单模光纤连接。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体地说是一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统以及SPR传感器的制备方法。

背景技术

光学表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）是一种光学物理现象。当一束P偏振光在一定的角度范围内入射到棱镜端面，在棱镜与金属薄膜（Au或Ag）的界面将产生表面等离子波。当入射光波的传播常数与表面等离子波的传播常数相匹配时，引起金属膜内自由电子产生共振，即表面等离子共振。分析时，先在传感芯片表面固定一层生物分子识别膜，然后将待测样品流过芯片表面，若样品中有能够与芯片表面的生物分子识别膜相互作用的分子，会引起金膜表面折射率变化，最终导致SPR角变化，通过检测SPR角度变化，获得被分析物的浓度、亲和力、动力学常数和特异性等信息。

如今的SPR传感器有棱镜耦合与光纤耦合两种类型。棱镜耦合中为了产生 SPR 必须在棱镜-金属的交界面产生全反射，而光纤的传输就是基于全反射，可以用光纤代替棱镜设计光纤耦合 SPR 传感器。光纤SPR传感器的核心部分是镀有一层金属膜的光纤，镀膜处需要事先除去包层使纤芯裸露。当光在纤芯-金属界面发生全反射时，将产生倏逝波，进而发生 SPR。倏逝波的性质与传输光波长，光纤的数值孔径，金属材质有关。在光纤SPR中，光每发生一次全反射，就会产生一次SPR效应。光纤中每一次全反射的入射面都不是完全相同，所以可以不考虑S偏振光与P偏振光的区别，也就是不需要起偏器。光纤的结构特殊，以其作为载体的SPR 传感器虽灵敏度不如棱镜耦合结构，但是光纤 SPR具有微小化，远距离传输的优势。表面等离子体共振的发现使我们对液体折射率的测量有了新的方法，特别是对浑浊液体的折射率测定。而折射率又与许多物理量有着必然的联系，例如很多溶液的浓度都与其折射率有着线性的关系，由此可以借助 SPR 制作溶液浓度的传感系统。

传统的SPR传感器制作工艺中，在光纤侧面的均匀镀膜要求在进行蒸发镀膜时，光纤能够在蒸发源的上方进行匀速的转动，并且转动速度要较快，而膜层材料的蒸发速度要尽量减慢，如此才能够实现均匀地镀膜。这样对于设备的要求较高，并且在镀膜过程中要控制缓慢增加电流大小，所需时间较长，而且测量范围有限。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提出了一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统以及SPR传感器的制备方法。

本发明的一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统，包括SPR传感器、宽带光源、样品池、光纤光谱仪和计算机，所述SPR传感器安装在所述样品池中，且所述SPR传感器输入端和输出端分别安装有输入光纤和输出光纤，所述输入光纤与所述宽带光源连接，所述输出光纤与所述光纤光谱仪，所述光纤光谱仪与所述计算机通过数据线连接；其中，所述SPR传感器包括检测光纤以及设置在所述检测光纤上的不对称金属膜层，所述检测光纤包括单模光纤以及左右对称设置在所述单模光纤两端的多模光纤，两个多模光纤通过熔焊与所述单模光纤连接。

其中，一种SPR传感器的制备方法，具体步骤如下：

1）将一个单模光纤和两个多模光纤的涂覆层去除，用蘸酒精无尘布擦拭干净后切割端面至平整，再用熔接机熔接形成多模-单模-多模结构的检测光纤；

2）用去污粉清洗烧杯，后用去离子水冲洗；

3）将洗后的烧杯放入干燥鼓风箱内至表面无水分后，关闭鼓风箱，待烧杯冷却后取出；