[实用新型]一种高灵敏度人工等离激元传感器

说明书

本实用新型公开了一种高灵敏度人工等离激元传感器。包括介质基板(1)、介质基板(1)的正面设有微带波导结构，背面设有金属地(2)，微带波导结构上方铺设有待测介质薄膜(3)；所述的微带波导结构包括金属微带(4)，金属微带(4)的中部为人工表面等离激元段(5)，人工表面等离激元段(5)的两侧对称设置有局域型人工等离激元体(6)。本实用新型具有结构简单，精准度高，抗干扰强和灵敏度高的特点。

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，特别是一种高灵敏度人工等离激元传感器。

背景技术

当今物联网时代，对各类高灵敏度传感器的需求量迅猛增长。这其中，等离激元结构在传感器由于具有局域电磁场增加、放大消逝场、慢波等特殊性质，因此能够改善传统传感器的低灵敏度和分辨率的现状，而且其体积小，有利于器件的集成化和小型化；它一般不改变检测物体的化学属性，具有无损检测、处理方式简单及耗时短、检测成本低等诸多优势。

然而，等离激元结构传感器的灵敏度及设计制造工艺复杂性仍是影响其实用的关键因素。目前提出的相关传感器的研究模型，由于其复杂设计理念和制造工艺，以及较低的Q值和灵敏度，使得该类传感器仍然无法应用于实际的生产生活中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种高灵敏度人工等离激元传感器。本实用新型具有结构简单，精准度高，抗干扰强和灵敏度高的特点。

本实用新型的技术方案。一种高灵敏度人工等离激元传感器，包括介质基板、介质基板的正面设有微带波导结构，背面设有金属地，微带波导结构上方铺设有待测介质薄膜；所述的微带波导结构包括金属微带，金属微带的中部为人工表面等离激元段，人工表面等离激元段的两侧对称设置有局域型人工等离激元体。

前述的高灵敏度人工等离激元传感器中，所述的人工表面等离激元段两侧边缘均分布有周期性排列的方槽，方槽沿人工表面等离激元段长度方向的中线对称。

前述的高灵敏度人工等离激元传感器中，所述的方槽的边长a₁为0.05～1.0mm，方槽的周期p为0.1～2.0mm。

前述的高灵敏度人工等离激元传感器中，所述的局域型人工等离激元体包括椭圆等离激元体，椭圆等离激元体的周向上分布有扇形凹槽。

前述的高灵敏度人工等离激元传感器中，所述的椭圆等离激元体的椭圆边满足曲线方程：X²/a²+Y²/b²＝1；其中，a,b分别为椭圆长轴、短轴半径参数，a为1～16，b为0.8～14；

所述的扇形凹槽的心角θ为5°～25°。

前述的高灵敏度人工等离激元传感器中，所述的椭圆等离激元体与人工表面等离激元段间设有耦合间隙。

前述的高灵敏度人工等离激元传感器中，所述的耦合间隙的间隙β为0.03～1.0mm，耦合间隙的长度l为1～15mm。

前述的高灵敏度人工等离激元传感器中，待测介质薄膜为对有毒气体吸附敏感的介质薄膜。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型在介质基板正面设置微带波导结构，背面设置金属地，微带波导结构上方铺设待测介质薄膜；微带波导结构包括金属微带，金属微带的中部为人工表面等离激元段，人工表面等离激元段的两侧对称设置有局域型人工等离激元体。虽然，该传感器结构及制作工艺均较为简单，但是通过该结构，实现了电磁场通过人工表面等离激元段耦合到局域型人工等离激元体中，并高度局域化，其谐振频率可以随着上层覆盖的待测介质薄膜的介电常数的变化而线性变化，从而可以实现对介电常数的精准测试，也就实现了对待测介质薄膜吸附的有毒有害气体或生物病毒的精准探测。除此外，通过本实用新型的等离激元结构传感器结构，克服了目前现有技术中存在的各种技术难题，实现了等离激元结构传感器的实际应用。