[发明专利]一种基于超材料的太赫兹微流体传感器结构

说明书

本发明提供了一种基于超材料的太赫兹微流体传感器结构：依次设有金属反射盖板、微流体通道层、超材料金属谐振结构层、衬底；所述超材料金属谐振结构层表面设有金属孔阵列，沿金属孔阵列长度方向所述微流体通道层厚度递增；本发明传感器结构具有通过简单移动检测区域便能显著影响光谱谐振峰幅值的特性，可以用作相关测量液体折射率或浓度的传感器，能够实现待测液检测光谱强度可调谐功能，使得同一传感器可测量折射率的范围更宽。

技术领域

本发明属于太赫兹时域光谱测量技术领域，具体涉及一种基于超材料的太赫兹微流体传感器结构。

背景技术

超材料是一种人工电磁材料，通常由周期性排布的亚波长、深亚波长谐振器阵列组成。在入射电磁波的激励下，谐振器单元的共振产生了许多自然材料不具备的独特电磁特性。通过合理地选择材料、设计谐振器单元结构，可以灵活地实现所需的共振特性。并且在共振频率附近会产生强烈的局域场增强效应，使得超材料具备对周围介质环境变化极度敏感的特性。基于此特性可以实现太赫兹波段的痕量物质检测。

传统的三明治结构传感器芯片设计，往往只能在固定结构参数下对待测物进行检测。通过相变材料、可调谐材料、微机电系统等虽然也可以实现共振可调谐，但是目前这类调谐方式的器件都有着极高的成本并依赖复杂的加工工艺。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了基于超材料的太赫兹微流体传感器结构，用以在传统超材料器件制备工艺的基础上，通过简单的控制手段解决可调谐问题。

本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种基于超材料的太赫兹微流体传感器结构：依次设有金属反射盖板、微流体通道层、超材料金属谐振结构层、衬底；所述超材料金属谐振结构层表面设有金属孔阵列，沿金属孔阵列长度方向所述微流体通道层厚度递增。

进一步地，所述微流体通道层内注入待测液，通过沿金属孔阵列长度方向调整光谱检测区域调谐光谱强度。

进一步地，所述衬底材料为聚酰亚胺，所述超材料金属谐振结构层和金属反射盖板的材料均为铝。

进一步地，所述衬底为正方形结构，尺寸为50*50mm，所述金属反射盖板厚度1mm，所述超材料金属谐振结构层厚度为20μm，所述金属孔阵列外轮廓长40mm、宽为10～30mm，其中单元结构直径为100～130μm、周期为200～250μm。

进一步地，所述金属孔阵列外轮廓为10*40mm，其中单元结构直径为125μm、周期为236μm。

进一步地，所述微流体通道层厚度10～100μm，两端厚度差大于0、小于等于90μm。

进一步地，所述微流体通道层一端厚度20μm，另一端厚度50μm。

进一步地，所述金属反射盖板表面开设有进液口和出液口，两者分别位于金属反射盖板两对角处。

进一步地，所述金属反射盖板与超材料金属谐振结构层之间的微流体通道层四周以胶垫封闭。

进一步地，所述超材料金属谐振结构层与衬底之间以树脂胶粘合。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种基于超材料的太赫兹微流体传感器结构，具有通过简单移动检测区域便能显著影响光谱谐振峰幅值的特性，可以用作相关测量液体折射率或浓度的传感器，能够实现待测液检测光谱强度可调谐功能，使得同一传感器可测量折射率的范围更宽。

(2)本发明传感器结构，相比其他可调谐的传感器，制造方法更为简单，具有极大的加工成本优势，键合过程中不涉及精密加工，具有更广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明传感器结构的截面图；