檢測物質(zhì)的設(shè)備和制造這樣的設(shè)備的方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]表面增強(qiáng)拉曼光譜法(SERS)可以在各種行業(yè)中用來檢測分析物的存在。例如，SERS可以在安全行業(yè)中用來檢測和/或掃描爆炸物(例如，針對爆炸物和/或其他危險材料在機(jī)場檢測和/或掃描行李)。可替換地，SERS可以在食品行業(yè)中用來檢測水和/或牛奶中的毒素或污染物。
【附圖說明】
[0002]圖1描繪了根據(jù)本公開的教導(dǎo)構(gòu)建的示例測試設(shè)備。
[0003]圖2描繪了根據(jù)本公開的教導(dǎo)具有耦接到示例孔板的密封物的另一個示例測試設(shè)備。
[0004]圖3描繪了圖2的具有被添加到腔室的解析溶液的示例測試設(shè)備。
[0005]圖4描繪了圖2的示例測試設(shè)備和根據(jù)本公開的教導(dǎo)構(gòu)建的示例讀出設(shè)備。
[0006]圖5-12描繪了制造可以用來實現(xiàn)圖1和/或2的示例測試設(shè)備的示例孔板的示例過程。
[0007]圖13圖示了制作圖1-4的示例測試設(shè)備的示例方法。
[0008]圖14描繪了可以用來表示本文中公開的示例的示例模型。
[0009]某些示例在前面標(biāo)識的圖中示出并且在下面詳細(xì)描述。這些圖不一定按比例并且為了清楚和簡明這些圖的某些特征和某些視圖可以按比例或示意性地夸大而示出。
【具體實施方式】
[0010]許多應(yīng)用具有對于可以采用來檢測感興趣物質(zhì)的存在的可靠設(shè)備的需要。例如，這樣的測試或檢測設(shè)備對于在機(jī)場、生產(chǎn)設(shè)施、食品加工設(shè)施、藥物制備工廠等等檢測爆炸物、毒素或危險物質(zhì)的存在是有用的。一些已知的測試和/或檢測設(shè)備的襯底針對過早暴露于環(huán)境和/或該襯底意圖檢測的物質(zhì)(例如，分析物)保護(hù)不足。過早地將襯底暴露于環(huán)境和/或物質(zhì)(例如，分析物)可以促使襯底氧化和/或一旦被故意暴露于物質(zhì)而在檢測物質(zhì)時不那么有效。
[0011]本文中公開了用于分析各種物質(zhì)的示例測試和/或檢測設(shè)備。在一些這樣的示例中，測試設(shè)備用于供可以用來在測試或檢測設(shè)備中或在測試或檢測設(shè)備上檢測感興趣物質(zhì)的存在的表面增強(qiáng)拉曼光譜法、增強(qiáng)熒光光譜法或增強(qiáng)發(fā)光光譜法使用。本文中公開的示例測試設(shè)備包括金屬和/或?qū)щ娍装搴?或外殼，所述孔板和/或外殼保護(hù)測試設(shè)備的襯底免于在使用前暴露于環(huán)境和/或減少(例如，防止)襯底和/或相關(guān)聯(lián)的表面結(jié)構(gòu)的氧化或其他污染。附加地，與一些已知的設(shè)備相對照，本文中公開的測試設(shè)備包括一個或多個墨槽、一個或多個傳感器和/或一個或多個加熱器。所述(多個)墨槽可以用來可控地和/或精確地將溶液或化學(xué)品遞送到測試設(shè)備的測試腔室。所述一個或多個傳感器可以由感測電容器實現(xiàn)，所述感測電容器測量溶液或化學(xué)品的阻抗和/或電容以標(biāo)識溶液或化學(xué)品的參數(shù)和/或性質(zhì)。所述一個或多個加熱器可以由低溫電阻加熱器實現(xiàn)，所述低溫電阻加熱器用來使溶液或化學(xué)品快速地變干以使測試設(shè)備準(zhǔn)備好用于進(jìn)一步分析。
[0012]在一些示例中，測試設(shè)備包括孔板、納米結(jié)構(gòu)/納米顆粒位于其上的襯底、傳感器和加熱器。在一些示例中，為了使孔板與晶片和/或襯底耦接和/或集成，孔板的凹側(cè)面被定位成面對襯底以使得在孔板與晶片和/或襯底之間限定腔室。在一些這樣的示例中，傳感器、加熱器、(多個)納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒位于該腔室內(nèi)。使(多個)納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒位于該腔室內(nèi)基本上防止了(多個)納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒免于過早暴露于(多個)納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒意圖檢測的物質(zhì)?？装蹇梢允褂媒M合-接合(gang-bond)工藝(例如，接合到接合金屬的熱壓縮)而耦接到晶片和/或襯底。為了減少或甚至防止(多個)納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒非故意地暴露于(多個)納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒意圖檢測的諸如分析物之類的物質(zhì)，聚合物帶覆蓋孔板的(多個)流體入口、(多個)孔等。
[0013]為了使用示例測試和/或檢測設(shè)備來試圖檢測感興趣物質(zhì)，在一些示例中，從孔板至少部分地移除聚合物帶以使一個或多個流體口、一個或多個孔、腔室、襯底、納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒暴露于要測試的環(huán)境、化學(xué)品、物質(zhì)、氣體、分析物等等。附加地或可替換地，為了使用測試設(shè)備來試圖檢測感興趣物質(zhì)，物質(zhì)或化學(xué)品可以通過由測試設(shè)備和/或襯底限定的孔和/或槽可控地遞送到腔室。在襯底、納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒已經(jīng)暴露于其存在要被檢測和/或測試的環(huán)境和/或物質(zhì)(例如，化學(xué)品、氣體、分析物等等)之后，傳感器可以測量物質(zhì)的參數(shù)(例如，阻抗)值。為了基于所測量的參數(shù)確定物質(zhì)的特性，處理器可以將所測量的參數(shù)與一個或多個參考參數(shù)相比較。附加地或可替換地，在襯底、納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒已經(jīng)暴露于環(huán)境和/或物質(zhì)(例如，化學(xué)品、氣體、分析物等等)之后，加熱器可以加熱物質(zhì)以增大物質(zhì)在(多個)納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒上變干的速率從而使測試設(shè)備、納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒更快速地準(zhǔn)備好用于進(jìn)一步分析。
[0014]在暴露于環(huán)境和/或物質(zhì)之后，和/或在物質(zhì)在(多個)納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒上變干之后，將測試設(shè)備放置在示例讀出設(shè)備中或者鄰近示例讀出設(shè)備。讀出設(shè)備可以包括照射襯底、納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒的光源。在一些示例中，使用具有適當(dāng)導(dǎo)向和/或過濾組件的光譜儀、光電檢測器等等監(jiān)視襯底、納米結(jié)構(gòu)和/或納米顆粒所散射的光(例如，表面增強(qiáng)拉曼光譜法中的拉曼散射、增強(qiáng)熒光光譜法中的熒光或者增強(qiáng)發(fā)光光譜法中的發(fā)光)。在一些示例中，讀出設(shè)備獲得的結(jié)果顯示于監(jiān)視器上和/或指示檢測到或未檢測到正在測試和/或?qū)ふ业奈镔|(zhì)。
[0015]圖1描繪了根據(jù)本公開的教導(dǎo)構(gòu)建的示例測試和/或檢測設(shè)備100。所圖示的示例的測試設(shè)備100包括經(jīng)由接合焊盤105耦接到金屬和/或?qū)щ娍装搴?或外殼104的襯底102。在所圖示的示例中，孔板104限定第一和第二腔室106、107，傳感器108、加熱器110、納米結(jié)構(gòu)112和/或納米顆粒114位于所述第一和第二腔室106、107中。納米結(jié)構(gòu)112和/或納米顆粒114可以是圓錐形和/或柱形的。在一些示例中，在暴露于物質(zhì)或化學(xué)品之后，柱形結(jié)構(gòu)被拖拉到一起以形成具有可控幾何結(jié)構(gòu)的納米顆粒組合件以用于增強(qiáng)的光譜分析。在一些示例中，在暴露于物質(zhì)或化學(xué)品之后，圓錐形結(jié)構(gòu)具有產(chǎn)生相對強(qiáng)的增強(qiáng)的相對鋒利的尖端以用于光譜分析。在一些示例中，襯底102是透明的以使得能夠檢測和/或分析穿過襯底102的納米結(jié)構(gòu)108和/或納米顆粒110。
[0016]所圖示的示例的傳感器108、加熱器110、納米結(jié)構(gòu)112和/或納米顆粒114位于鄰近襯底102的表面115和/或接合焊盤105處和/或耦接到襯底102的表面115和/或接合焊盤105。所圖示的示例的襯底102可以由諸如例如玻璃、塑料、紙、聚二甲硅氧烷、透明材料、橡膠和/或膜之類的任何合適材料制成。所圖示的示例的孔板104可以由諸如例如金屬、鎳、金和/或鉑之類的任何合適材料制成。所圖示的示例的納米顆粒114可以包括金和/或銀和/或可以與諸如分析物之類的感興趣物質(zhì)反應(yīng)、對所述感興趣物質(zhì)作出響應(yīng)、收集所述感興趣物質(zhì)等的任何其他元素或化學(xué)品。
[0017]所圖示的示例的納米結(jié)構(gòu)112和/或納米顆粒114促進(jìn)其被暴露于的分析物的檢測。在一些示例中，分析物包含于被添加到腔室106、107的溶液或化學(xué)品中。所圖示的示例的傳感器108接地117。該示例的示例傳感器108由測量添加到腔室106、107的溶液或化學(xué)品的阻抗和/或電容的感測電容器實現(xiàn)。來自傳感器108的測量值用來確定溶液或化學(xué)品的特性。所圖示的示例的加熱器110由低溫電阻加熱器(例如，電阻器)實現(xiàn)，所述低溫電阻加熱器用來使溶液或化學(xué)品快速地變干以使測試設(shè)備100準(zhǔn)備好用于進(jìn)一步分析。
[0018]為了限定腔室106、107的部分，所圖示的示例的孔板104包括限定孔和/或流體入孔134的錐形部分116、118、120、122、耦接部分12