[发明专利]表面等离激元效应的在线物质定性检测装置及制作方法

说明书

本发明公开了一种基于表面等离激元效应的在线物质定性检测装置及制作方法，本发明将光纤直接固定在镀有金属薄膜的纳米环形狭缝表面，经过拉锥，光纤中的光部分泄露到环形狭缝中，在特定波段，泄露的光波可以在环形腔内激发表面等离激元，从而吸收光纤中入射光的一部分光源，光纤与示波器相连接，通过观察示波变化来判断是否存在待检物质。本发明将拉曼光纤直接依附于纳米微球阵列的表面，能够快速准确得从光谱仪中判断是否存在所测物质，更加小型化、智能化、便捷化。

技术领域

本发明涉及光学检测装置，具体涉及一种表面等离激元效应的在线物质定性检测装置及制作方法。

背景技术

拉曼光谱是指光波在散射后频率发生相应变化的现象，是一种无损的分析技术，可以获得样品的化学结构、相和形态、结晶度以及分子相互作用的详细信息。拉曼光谱中谱峰的位置和强度能直接反映物质的含量，因此可以简化模型和减少样本的标定。当用波长比试样粒径小得多的单色照射气体、液体和透明试样时，大部分的光会按原来的发现投射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同的频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布在若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究。

现有装置必须将待测物体放入测量光路中，才能得到较为准确的光谱图，结构复杂，操作不便。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种表面等离激元效应的在线物质定性检测装置及制作方法，解决现有装置必须将待测待测物体放入测量光路中，结构复杂，操作不便的问题。

技术方案：本发明所述的表面等离激元效应的在线物质定性检测装置包括基片和光纤，所述基片上设置有聚苯乙烯的纳米级微球阵列，所述微球阵列之间填充凝胶，所述微球阵列顶部设有环形狭缝，所述微球阵列顶部和凝胶层的表面均镀有金属薄膜或波导介质，光纤固定在所述微球阵列表面。

为了增加检测物与光场相互作用长度，提高检测灵敏度，所述微球阵列的各个微球顶部的横截面为欧姆形。

本发明所述的表面等离激元效应的在线物质定性检测装置的制作方法，包括以下步骤：

(1)取SiO₂片作为基底，清洗后进行亲水性处理、加热干燥后旋涂PS微球阵列，在PS微球阵列中填充SiO₂或者TiO₂前驱物溶液形成的凝胶，凝胶填充的高度小于微球直径；

(2)选择性刻蚀微球顶部，形成环形狭缝后，在微球顶部和凝胶层表面镀上一层纳米级金属薄膜或波导介质；

(3)将光纤粘结固定在微球阵列表面，即得检测装置。

其中，所述步骤(1)中基底分别放入丙酮和乙醇中进行超声清洗，放入浓H₂SO₄/H₂O₂的混合溶液中进行亲水处理。

所述步骤(2)中采用FIB进行刻蚀。

所述步骤(3)中采用多模光纤。

工作原理：本发明将待检测样品填充在环形狭缝内，光纤直接粘附在装置表面。光纤中通入光源后环形腔内会形成圆柱形表面等离激元，形成强烈的局域电场增强，填充在腔内的检测样品借助增强的电场激发出能够检测到的拉曼信号。

有益效果：本发明将拉曼光纤直接依附于纳米微球阵列的表面，能够快速准确得从光谱仪中判断是否存在所测物质，更加小型化、智能化、便捷化。

附图说明