[发明专利]一种具有金属方形谐振阵列的太赫兹微流传感器

说明书

本发明公开了一种具有金属方形谐振阵列的太赫兹微流传感器，该太赫兹微流传感器包括：盖层、金属矩形谐振阵列、金属反射镜面和衬底；衬底的表面设置金属反射镜面；金属反射镜面和盖层相对设置，金属反射镜面和盖层之间的空隙形成微流通道；金属矩形谐振阵列设置在微流通道内，且位于盖层的表面。金属矩形谐振阵列由多个金属矩形谐振单元组成，金属矩形谐振环单元包括两个相同的金属矩形谐振环，金属矩形谐振环螺旋绕制而成；两个金属矩形谐振环的外环相接；两个金属矩形谐振环旋转对称。本发明利用微流通道减轻水分对于太赫兹波的强吸收作用和金属方形谐振阵列位于微流通道中增加了待测液体和金属方形谐振阵列的接触面积，从而提高传感器的Q值和探测灵敏度。

技术领域

本发明涉及微流传感器技术领域，特别是涉及一种具有金属方形谐振阵列的太赫兹微流传感器。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1～10THz范围内的电磁波，介于微波与红外之间，兼具红外的指纹识别特点和微波通信的特点。与其他频段的电磁波相比，太赫兹波具有许多独特优势。就生物传感而言，太赫兹光子的能量较低，不易对生物物质造成破坏。另外生物大分子自身振动或转动能量的频率恰好位于太赫兹波段，当有机分子相互作用时，会在太赫兹波段呈现强烈的吸收、色散特性。因此太赫兹波在生物医学、生物传感等方面发挥重要作用，具有广阔应用前景。

超材料是一种周期性排列的新型人工复合电磁材料，可以通过特殊的结构单元对磁场或电场产生谐振，从而实现特殊电磁特性。这种性质主要取决于结构单元的几何形状，而非其组成元素本身的物理性质，对传感器件而言有着非常大的设计空间。另外，超材料对周围环境的介电特性的变化非常敏感，并且对电磁场的局域性加强显示出很强的光谱特征，因此超材料可以应用于分析物的检测。

太赫兹超材料生物传感器具有免标记、响应快、灵敏度高、成本低等优点，在生物微量检测领域具有很大潜力。然而现有的大多数太赫兹超材料生物传感器在高Q值和高灵敏度方面仍无法满足实际需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有金属方形谐振阵列的太赫兹微流传感器，利用微流通道减轻水分对于太赫兹波的强吸收作用和金属方形谐振阵列位于微流通道中增加了待测液体和金属方形谐振阵列的接触面积，从而提高传感器的Q值和探测灵敏度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种具有金属方形谐振阵列的太赫兹微流传感器，包括：盖层、金属矩形谐振阵列、金属反射镜面和衬底；

所述衬底的表面设置所述金属反射镜面；所述金属反射镜面和所述盖层相对设置，所述金属反射镜面和所述盖层之间的空隙形成微流通道；所述金属矩形谐振阵列设置在所述微流通道内，且位于所述盖层的表面。

所述金属矩形谐振阵列包括多个金属矩形谐振单元，所述金属矩形谐振环单元包括两个相同的金属矩形谐振环，所述金属矩形谐振环螺旋绕制而成；两个所述金属矩形谐振环的外环相接；两个所述金属矩形谐振环旋转对称。

可选的，所述金属矩形谐振环包括内环和外环，所述内环和所述外环连接，所述内环包括依次连接的第一谐振部、第二谐振部和第三谐振部，所述外环包括依次连接的第四谐振部、第五谐振部、第六谐振部和第七谐振部，所述第三谐振部和所述第四谐振部连接；

所述第一谐振部和所述第二谐振部平行，所述第三谐振部和所述第一谐振部垂直，所述第四谐振部和所述第六谐振部均和所述第三谐振部平行，所述第五谐振部和所述第七谐振部均和所述第一谐振部平行。

可选的，所述盖层的厚度为40μm-60μm。

可选的，所述盖层的材料为硅、石英、聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺、聚乙烯或者聚四氟乙烯。

可选的，所述金属矩形谐振阵列的厚度为0.1μm-0.2μm。

可选的，所述金属矩形谐振阵列的材料为Al、Au、Ag、Cu或钛铂金合金。