[发明专利]贵金属纳米阵列消光光谱测量装置及其传感检测方法

说明书

本发明公开一种贵金属纳米阵列消光光谱测量装置及其传感检测方法，其装置包括白光光源、光束提升器、显微组件、样品夹具、光信号采集器、光谱仪和计算机终端，白光光源发出的光束经光束提升器改变传播路径后入射至显微组件上，显微组件出射的聚焦光束入射至被测样品上，光信号采集器接收经被测样品透射的聚焦光束并传输给光谱仪，光谱仪输出光谱信号给计算机终端，计算机终端根据被测样品的消光光谱相对于贵金属纳米阵列的消光光谱的消光峰位置的变化，计算获得有机溶液的浓度；该装置能够对具有复杂结构、微米级尺寸大小的贵金属纳米阵列的消光光谱实现精确定位测量；利用该装置实现有机溶液浓度检测的过程简单，成本低，灵敏度高。

技术领域

本发明涉及一种有机溶液浓度的传感检测技术，尤其是涉及一种贵金属纳米阵列消光光谱测量装置以及利用其实现有机溶液浓度传感检测的方法。

背景技术

众所周知，贵金属纳米粒子的消光特性对其自身的尺寸、形貌和环境介质具有强烈的依赖性。通过贵金属纳米粒子的消光光谱测量可以对其消光特性进行表征和分析。一般地，贵金属纳米粒子的消光光谱是通过测量贵金属纳米粒子的胶体溶液的吸收光谱得到的，而对于由贵金属纳米粒子自组装形成的贵金属纳米阵列或者由微纳刻蚀技术制备的贵金属纳米阵列的消光光谱，则需要同时测量贵金属纳米阵列的散射光谱和吸收光谱。目前，贵金属纳米阵列的散射光谱需要借助积分球进行测量，贵金属纳米阵列的吸收光谱则需要借助紫外可见近红外分光光度计进行测量，其中利用积分球的测量方法需要进行多步的光通量和光谱定标，利用紫外可见近红外分光光度计的测量方法需要自检、暗电流和基线校准等一系列步骤，故而这两种方法都存在测量耗时长、操作繁琐的不足，且积分球和紫外可见近红外分光光度计都只能测量样品的整体光谱特性，即无法对样品进行局部的精确定位测量，因而不适用于具有复杂结构的贵金属纳米阵列样品的消光光谱测量。

另一方面，就有机溶液浓度的传感检测而言，目前有许多常用方法，例如：基于朗伯-比尔定律的吸收光谱方法、基于物质分离吸附原理的气/液相色谱法、基于分子电离技术的分子质谱法、基于光与物质非弹性散射的拉曼光谱检测法等。这些常用方法虽然能够有效实现有机溶液浓度的传感检测，但是也各自存在不足，如：基于朗伯-比尔定律的吸收光谱方法只适用于低浓度(<0.01mol/L)溶液的检测；基于物质分离吸附原理的气/液相色谱法和基于分子电离技术的分子质谱法的检测成本高；基于光与物质非弹性散射的拉曼光谱检测法易受荧光和光学系统参数的影响，检测精度不够理想。

因此，设计一种能够对微米级尺寸大小且具有复杂结构的贵金属纳米阵列的被测样品进行消光光谱精确测量的装置，并利用贵金属纳米阵列的消光光谱对其自身尺寸、形貌和环境介质强烈依赖的特性，开展有机溶液浓度的精确传感检测，具有重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种结构简单、操作方便的贵金属纳米阵列消光光谱测量装置，其能够对微米级尺寸大小且具有复杂结构的贵金属纳米阵列的被测样品实现精确定位测量。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种利用贵金属纳米阵列消光光谱测量装置实现有机溶液浓度传感检测的方法，其检测过程简单、检测成本低、检测灵敏度高。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种贵金属纳米阵列消光光谱测量装置，其特征在于：包括白光光源、用于改变光束传播路径的光束提升器、显微组件、用于夹持住被测样品使被测样品水平放置的样品夹具、光信号采集器、光谱仪和计算机终端，所述的白光光源发出的光束经所述的光束提升器改变传播路径后入射至所述的显微组件上，所述的显微组件出射的聚焦光束入射至所述的被测样品上，所述的光信号采集器接收透射过所述的被测样品的聚焦光束，并传输聚焦光束给所述的光谱仪，所述的光谱仪输出光谱信号给所述的计算机终端。