光處理，如此結(jié)構(gòu)提高了外部毛細(xì)管側(cè)壁對探測光束9的反射率，從而將探測光束9約束在外部毛細(xì)管1內(nèi)部。
[0033]本實(shí)施例中內(nèi)部光波導(dǎo)2可以選擇玻璃棒、塑料棒、金屬棒、玻璃管、或塑料管中的一種，玻璃棒優(yōu)選石英玻璃棒。外部毛細(xì)管1和內(nèi)部光波導(dǎo)2的截面形狀可以是圓形、橢圓形或多邊形，優(yōu)選小孔徑的圓形，采用小孔徑的外部毛細(xì)管1有助于減少內(nèi)部體積、減小樣品需求量、縮短樣品切換時間，從而降低噪聲影響、提高測試精度。外部毛細(xì)管1和內(nèi)部光波導(dǎo)2的形狀可以是彎曲的、直的或彎曲的與直的相結(jié)合的任一種，優(yōu)選直的外部毛細(xì)管1和直的內(nèi)部光波導(dǎo)2。
[0034]參見圖5所示，本實(shí)施例提供的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，其嵌套波導(dǎo)管15的兩端設(shè)置有密封蓋10，密封蓋10上設(shè)置有透光蓋板14，光源8 一端的密封蓋10上設(shè)置有樣品入口 11，光探測器13—端的密封蓋10上設(shè)置有樣品出口 12，樣品入口 11和樣品出口 12的開口方向向上，能夠防止氣泡的產(chǎn)生。液態(tài)或氣態(tài)的待測樣品，經(jīng)過樣品入口，并經(jīng)過嵌套波導(dǎo)管15中的間隙3，最終經(jīng)樣品出口 12排出。本實(shí)施例中不對嵌套波導(dǎo)管長度L的大小和外部毛細(xì)管內(nèi)徑7的大小進(jìn)行限定，其尺寸大小可根據(jù)待測樣品的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
[0035]光源8發(fā)射的探測光束9，經(jīng)透光蓋板14耦合進(jìn)入嵌套波導(dǎo)管15，探測光束9在嵌套波導(dǎo)管15中反射后，最終被光探測器13接收。探測光束9經(jīng)外部毛細(xì)管1的側(cè)壁和/或內(nèi)部光波導(dǎo)2的側(cè)壁設(shè)置的薄膜4或者顆粒5反射，被約束在外部毛細(xì)管內(nèi)傳輸，因此探測光束9可以多次入射到薄膜4或者顆粒5上，并激發(fā)SPR效應(yīng)，從而通過監(jiān)測探測光束9的強(qiáng)度變化，可以檢測出薄膜4或者顆粒5上吸附的物質(zhì)濃度和反應(yīng)進(jìn)程。下述為本發(fā)明的具體實(shí)施例:
[0036]實(shí)施例1
[0037]本實(shí)施例提供的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器的整體結(jié)構(gòu)如圖5所示，其嵌套波導(dǎo)管15的兩端設(shè)置有密封蓋10，密封蓋10上設(shè)置有透光蓋板14，光源8 一端的密封蓋10上設(shè)置有樣品入口 11，光探測器13—端的密封蓋10上設(shè)置有樣品出口 12，樣品入口 11和樣品出口 12的開口方向向上。
[0038]其嵌套波導(dǎo)管15如圖1所示，包括外部毛細(xì)管1和內(nèi)部光波導(dǎo)2。其中，外部毛細(xì)管1由不銹鋼材料制成，不銹鋼毛細(xì)管的內(nèi)表面可以反射探測光束9 ;內(nèi)部光波導(dǎo)2為石英棒，石英棒的外表面鍍了 50納米厚的金膜。
[0039]光源8發(fā)射的探測光束9經(jīng)透光蓋板14耦合進(jìn)入嵌套波導(dǎo)管15，最終被光探測器13接收。液態(tài)或氣態(tài)的待測樣品，經(jīng)過樣品入口 11，流經(jīng)嵌套波導(dǎo)管15的間隙3，最終經(jīng)樣品出口 12排出。探測光束9經(jīng)過外部毛細(xì)管1的內(nèi)壁反射，并被約束在內(nèi)部毛細(xì)管內(nèi)傳輸，因此探測光束9可以多次入射到金膜上，從而檢測出金膜上吸附的物質(zhì)濃度。
[0040]實(shí)施例2
[0041]本實(shí)施例提供的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器的整體結(jié)構(gòu)如圖5所示，其嵌套波導(dǎo)管15的兩端設(shè)置有密封蓋10，密封蓋10上設(shè)置有透光蓋板14，光源8 一端的密封蓋10上設(shè)置有樣品入口 11，光探測器13—端的密封蓋10上設(shè)置有樣品出口 12，樣品入口 11和樣品出口 12的開口方向向上。
[0042]其嵌套波導(dǎo)管15如圖2所示，包括外部毛細(xì)管1和內(nèi)部光波導(dǎo)2。其中，外部毛細(xì)管1由石英材料制成，石英毛細(xì)管的內(nèi)表面鍍了金膜用于反射探測光束9，并附著了直徑為40納米的金顆粒5 ;內(nèi)部光波導(dǎo)2為塑料光纖。
[0043]光源8發(fā)射的探測光束9經(jīng)透光蓋板14耦合進(jìn)入嵌套波導(dǎo)管15，探測光束9經(jīng)外部毛細(xì)管1內(nèi)壁的金膜和金顆粒5反射，被約束在外部毛細(xì)管1內(nèi)傳輸，因此探測光束9可以多次入射到金顆粒5上，從而檢測出金顆粒5上吸附的物質(zhì)濃度。
[0044]塑料光纖的引入，減少了外部毛細(xì)管1的內(nèi)部體積，并且光纖側(cè)壁增加了探測光束9的反射次數(shù)，增加了光程，從而提高了檢測精度。
[0045]實(shí)施例3
[0046]本實(shí)施例提供的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器的整體結(jié)構(gòu)如圖5所示，其嵌套波導(dǎo)管15的兩端設(shè)置有密封蓋10，密封蓋10上設(shè)置有透光蓋板14，光源8 一端的密封蓋10上設(shè)置有樣品入口 11，光探測器13—端的密封蓋10上設(shè)置有樣品出口 12，樣品入口 11和樣品出口 12的開口方向向上。
[0047]其嵌套波導(dǎo)管15如圖3所示，包括外部毛細(xì)管1和內(nèi)部光波導(dǎo)2。其中，外部毛細(xì)管1由不銹鋼材料制成，不銹鋼毛細(xì)管的內(nèi)表面可以反射探測光束9 ;內(nèi)部光波導(dǎo)2為石英棒，石英棒的外表面粘附了直徑30納米的銀顆粒5。
[0048]光源8發(fā)射的探測光束9經(jīng)透光蓋板14耦合進(jìn)入嵌套波導(dǎo)管15，探測光束9經(jīng)外部毛細(xì)管1內(nèi)壁反射，被約束在外部毛細(xì)管1內(nèi)傳輸，因此探測光束9多次入射到銀顆粒5上，從而檢測出銀顆粒5上吸附的物質(zhì)濃度。
[0049]實(shí)施例4
[0050]本實(shí)施例提供的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器的整體結(jié)構(gòu)如圖5所示，其嵌套波導(dǎo)管15的兩端設(shè)置有密封蓋10，密封蓋10上設(shè)置有透光蓋板14，光源8 一端的密封蓋10上設(shè)置有樣品入口 11，光探測器13—端的密封蓋10上設(shè)置有樣品出口 12，樣品入口 11和樣品出口 12的開口方向向上。
[0051]其嵌套波導(dǎo)管15如圖4所示，包括外部毛細(xì)管1和內(nèi)部光波導(dǎo)2。其中，外部毛細(xì)管1由不銹鋼材料制成，不銹鋼毛細(xì)管的內(nèi)表面可以反射探測光束9 ;內(nèi)部光波導(dǎo)2為石英管，石英管的外表面鍍了厚度60納米的金膜。石英管經(jīng)過高溫退火，表面的金屬膜轉(zhuǎn)變?yōu)榻痤w粒5。
[0052]光源8發(fā)射的探測光束9經(jīng)透光蓋板14耦合進(jìn)入嵌套波導(dǎo)管15，探測光束9經(jīng)外部毛細(xì)管1內(nèi)壁反射，被約束在外部毛細(xì)管1中傳輸，因此探測光束9多次入射到金顆粒5上，并激發(fā)SPR效應(yīng)，從而檢測出金顆粒5上吸附的物質(zhì)濃度。
[0053]作為優(yōu)選，外部毛細(xì)管1的內(nèi)表面存在光滑的波紋起伏，可以使探測光束9的入射角發(fā)生改變，從而增加探測光束9在外部毛細(xì)管1內(nèi)的傳輸光程。同時，光滑的毛細(xì)管內(nèi)壁，可以減少光學(xué)散射損耗，從而降低探測光束9的傳輸損耗。
[0054]綜上，本發(fā)明提供的基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，外部毛細(xì)管1的側(cè)壁可以反射和約束探測光束9，因此光源8發(fā)射的探測光束9可以在外部毛細(xì)管1側(cè)壁與內(nèi)部光波導(dǎo)2之間來回反射傳輸，從而大幅提高光程；此外，通過在外部毛細(xì)管1或內(nèi)部光波導(dǎo)2的側(cè)壁上附著薄膜4或顆粒5，利用所產(chǎn)生的SPR效應(yīng)提高檢測靈敏度。本發(fā)明的傳感器，具有高靈敏度、少的樣品需求量、并可以實(shí)時監(jiān)測樣品的濃度變化和反應(yīng)進(jìn)程。
[0055]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，包括光源、光探測器和嵌套波導(dǎo)管，所述嵌套波導(dǎo)管的一端設(shè)置有發(fā)射探測光束的所述光源，另一端設(shè)置有接收探測光束的所述光探測器；其特征在于:所述嵌套波導(dǎo)管包括內(nèi)部光波導(dǎo)和側(cè)壁能夠反射探測光束的外部毛細(xì)管，所述內(nèi)部光波導(dǎo)嵌套在所述外部毛細(xì)管的內(nèi)部并形成有間隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，其特征在于:所述外部毛細(xì)管的側(cè)壁和/或所述內(nèi)部光波導(dǎo)的側(cè)壁設(shè)置有薄膜或者顆粒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，其特征在于:所述薄膜的厚度是lnm?lOOOnm ;所述顆粒的尺寸大小是lnm?lOOOnm。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，其特征在于:所述薄膜是金屬材質(zhì)的薄膜或者是光學(xué)介質(zhì)材質(zhì)的薄膜；所述顆粒是金屬材質(zhì)的顆粒或者是光學(xué)介質(zhì)材質(zhì)的顆粒。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，其特征在于:所述顆粒通過對薄膜進(jìn)行退火處理的方式得到。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，其特征在于:所述外部毛細(xì)管的側(cè)壁表面和/或所述內(nèi)部光波導(dǎo)的側(cè)壁表面存在光滑的波紋起伏。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，其特征在于:所述外部毛細(xì)管的內(nèi)部設(shè)置有多根所述內(nèi)部光波導(dǎo)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，其特征在于:所述外部毛細(xì)管是金屬毛細(xì)管、玻璃毛細(xì)管或者塑料毛細(xì)管中的一種；所述玻璃毛細(xì)管的側(cè)壁或所述塑料毛細(xì)管的側(cè)壁鍍有金屬薄膜或者光學(xué)介質(zhì)薄膜，所述金屬毛細(xì)管的內(nèi)壁經(jīng)過拋光處理。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，其特征在于:所述內(nèi)部光波導(dǎo)是玻璃棒、塑料棒、金屬棒、玻璃管或者塑料管中的一種。10.根據(jù)權(quán)利要求1?9任一所述的一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，其特征在于:所述嵌套波導(dǎo)管的兩端設(shè)置有密封蓋，所述密封蓋上設(shè)置有透光蓋板；所述嵌套波導(dǎo)管一端的所述密封蓋上設(shè)置有樣品入口，另一端的所述密封蓋上設(shè)置有樣品出口，所述樣品入口和所述樣品出口的開口方向向上。
【專利摘要】本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器。一種基于嵌套波導(dǎo)管的傳感器，包括光源、光探測器和嵌套波導(dǎo)管，嵌套波導(dǎo)管的一端設(shè)置有發(fā)射探測光束的光源，另一端設(shè)置有接收探測光束的光探測器；嵌套波導(dǎo)管包括內(nèi)部光波導(dǎo)和側(cè)壁能夠反射探測光束的外部毛細(xì)管，內(nèi)部光波導(dǎo)嵌套在外部毛細(xì)管的內(nèi)部并形成有間隙。其有益效果是：外部毛細(xì)管的側(cè)壁可以反射和約束探測光束，因此光源發(fā)射的探測光束可以在外部毛細(xì)管側(cè)壁與內(nèi)部光波導(dǎo)之間來回反射傳輸，從而能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時監(jiān)測樣品的濃度變化和反應(yīng)進(jìn)程、簡化測試系統(tǒng)，還可以增加光程、提高檢測精度和減小樣品需求量。
【IPC分類】G01N21/05, G01N21/552, G01N21/31
【公開號】CN105424604
【申請?zhí)枴緾N201510968716
【發(fā)明人】黃輝, 渠波, 白敏 , 張?bào)K
【申請人】黃輝, 渠波, 白敏
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月21日