[发明专利]基于纳米金颗粒增强的液体痕量浓度检测方法及装置

权利要求书

1.一种基于纳米金颗粒增强的液体痕量浓度检测方法，其特征在于，包括：

采用激光束照射光声池内的待测液体，激发产生出光声信号；

获取所述光声信号，处理后得到所述光声信号的强度值；

当所述待测液体的浓度改变时，所述待测液体对激光的吸收比例也随之改变，最终影响所述光声信号的强度值，利用所述光声信号的强度值高低实现液体浓度的高精度测量；

其中：所述待测液体中添加含有纳米金颗粒的溶胶，所述纳米金颗粒的表面被修饰了一层能与液体中的某种待测物质特异性结合的分子；

当所述含有纳米金颗粒的溶胶加入所述待测液体之后，所述待测物质与表面修饰层分子相结合，将多个分散的纳米金颗粒聚集在一起，或者相反地将聚集在一起的纳米金颗粒散开，使整个液体的光吸收率产生大幅度的变化，进而光声信号的强度也相应产生大幅度的变化，最终通过处理得到所述待测物质的浓度，实现该待测物质痕量级浓度的特异性检测。

2.根据权利要求1所述的基于纳米金颗粒增强的液体痕量浓度检测方法，其特征在于所述纳米金颗粒的表面等离子体共振吸收峰与所激光束的波长，波长偏差不超过15nm。

3.一种基于权利要求1-2任一项所述方法的液体痕量浓度检测装置，其特征在于，包括：

激光器，用于发出激光束；

分光棱镜，用于将所述激光器发出的激光束分别两路，其中一路激光束透过所述分光棱镜后投向光声池，另一路激光束经过所述分光棱镜后反射投向一侧的光电池；

光声池，用于盛放待测液体，投向所述光声池的激光束照射所述光声池内的待测液体，并在所述待测液体内激发产生出光声信号；所述待测液体中添加含有纳米金颗粒的溶胶，所述纳米金颗粒的表面被修饰了一层能与液体中的某种待测物质特异性结合的分子；

声传感器，位于所述光声池的底部，用于获取所述待测液体内激发产生出的光声信号，并转换成为电信号，然后输出给放大器；

放大器，用于对所述声传感器的电信号进行放大，放大后的信号输出给数据采集部件；

光电池，用于实时检测经过分光棱镜后反射过来的一路激光束的强度，将投射过来的光强信号转换为电信号，并同步送入数据采集部件；

数据采集部件，采集所述放大器的电信号、所述光电池的电信号，并送入处理器进行处理，基于所述放大器的信号处理得到光声信号的强度值，基于所述光电池的信号实现对激光强度的实时监测/补偿。

4.根据权利要求3所述的液体痕量浓度检测装置，其特征在于，所述分光棱镜为直角光学分光棱镜，置于激光器的正前端。

5.根据权利要求3所述的基于纳米金颗粒增强的液体痕量浓度检测装置，其特征在于，所述光声池底部为无底镂空，与所述声传感器的工作面粘合在一起，使其中待测液体与所述声传感器直接接触。

6.根据权利要求5所述的基于纳米金颗粒增强的液体痕量浓度检测装置，其特征在于，所述光声池内部的样品池为狭缝式内腔，所述内腔在上下方向贯通并使得被测液体与所述声传感器直接相接，在激光束照射的前后方向上所述内腔尺寸较小，在激光束照射的左右横向上所述内腔尺寸较大。

7.根据权利要求3所述的基于纳米金颗粒增强的液体痕量浓度检测装置，其特征在于，所述声传感器的工作表面涂有一层耦合层，所述耦合层材料的厚度及声阻抗值满足声阻抗匹配条件，即满足耦合层声阻抗等于被测液体中溶剂与压电陶瓷声阻抗的几何平均值，且所述耦合层厚度等于声波长的1/4。

8.根据权利要求7所述的基于纳米金颗粒增强的液体痕量浓度检测装置，其特征在于，所述声传感器为谐振式压电陶瓷传感器。

9.根据权利要求3-7任一项所述的基于纳米金颗粒增强的液体痕量浓度检测装置，其特征在于，具有以下一种或多种特征：

-所述激光器为脉冲激光器；

-所述光电池为硅光电池；

-所述放大器为电荷放大器；

-所述数据采集部件为双路同步高速数据采集卡。