雙調(diào)制模式自精確光纖表面等離子體共振生化檢測傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有自精確功能的雙調(diào)制光纖表面等離子體共振生化檢測傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前采用表面等離子體共振原理的雙通道生化傳感器多采用棱鏡耦合結(jié)構(gòu)，該類傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、制作成本昂貴，難以在工業(yè)生產(chǎn)中形成廣泛應(yīng)用；目前雖有多層金屬交替膜系的表面等離子體共振傳感器出現(xiàn)，但是多為單通道結(jié)構(gòu)，在對生化樣品的傳感檢測中容易受到溫度或樣品溶液本體折射率變化及樣品揮發(fā)等因素的影響，傳感器不具備補償能力，檢測的準(zhǔn)確度較差。而目前已出現(xiàn)的基于表面等離子體共振原理的雙通道光纖傳感器多采用鍍膜調(diào)制波長的方式，調(diào)制方式單一，檢測精確度較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有自精確功能的雙調(diào)制模式光纖表面等離子體共振生化檢測傳感器，對于兩個通道的信號解調(diào)無需對傳感表面進(jìn)行復(fù)雜的靶材替換與重復(fù)交替鍍膜方式，采用簡單鍍膜工藝與自主裝方式即可實現(xiàn);采用光纖跳線傳輸信號，避免了棱鏡耦合式表面等離子體共振傳感器的復(fù)雜結(jié)構(gòu);層層自主裝方法固定納米金球在一個傳感通道，通過調(diào)控鍍膜傳感通道纖芯表面的鍍膜材料、鍍膜厚度實現(xiàn)兩個通道對樣品折射率和溫度變化響應(yīng)的靈敏性，波長與強度調(diào)試方式同時發(fā)生，從而可避免在生化檢測中溫度或樣品本體折射率變化對檢測造成的干擾，實現(xiàn)傳感器的自精確功能，提高檢測的精確度。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0005]—種雙調(diào)制模式自精確光纖表面等離子體共振生化傳感器，該傳感器采用終端反射式傳感結(jié)構(gòu)，采用塑料包層多模光纖，其纖芯直徑為400-600μπι、數(shù)值孔徑不低于0.24;端面拋光的塑料包層多模光纖的纖芯端面濺射厚度為200nm以上的銀膜，形成反射鏡面;在靠近反射鏡面端，剝?nèi)ニ芰习鼘佣嗄９饫w上的兩段涂覆層和包層，形成兩個傳感通道，兩個傳感通道的長度為5mm-10mm，兩個通道間有適當(dāng)間隔；一個傳感通道表面通過層層自組裝方法固定納米金球，納米金球的直徑為15_30nm;另一個傳感通道表面均勻濺射鍍膜，按照銀-氧化銦錫(ΙΤ0)的順序濺射總厚度為50nm的銀-ΙΤ0雙層膜，其中銀層厚度為35-45nm，IT0層為5-15nm;通過調(diào)控鍍膜通道表面的鍍膜材料、鍍膜厚度使兩個通道的光譜分離，兩個通道對溫度及樣品溶液折射率均具有響應(yīng)靈敏度，鍍膜通道對不同折射率溶液具有波長調(diào)制效應(yīng)，納米金球傳感通道則具有強度調(diào)制效應(yīng)，使該雙調(diào)制傳感器具備對溫度及折射率的自精確功能，實現(xiàn)更精確的傳感檢測。
[0006]采用Y型的多模光纖跳線進(jìn)行信號的耦合傳輸。光纖光源發(fā)射的寬譜光經(jīng)Y型光纖跳線的一支進(jìn)入雙調(diào)制自補償光纖表面等離子體共振生化傳感器，在傳感通道纖芯和金屬薄膜界面激發(fā)表面等離子體共振，傳感信號在反射端面發(fā)生鏡面反射，經(jīng)跳線一支耦合到光譜儀CCD上進(jìn)行探測。
[0007]本發(fā)明的效果和益處是:采用較為簡單的磁控濺射鍍膜工藝與化學(xué)自組裝方法實現(xiàn)了雙調(diào)制信號的解調(diào)，通過調(diào)控鍍膜通道纖芯表面的鍍膜材料、鍍膜厚度使兩個通道的光譜分離且對溫度及樣品折射率均具有較高響應(yīng)靈敏度，實現(xiàn)對于溫度及樣品折射率的兩種方式調(diào)制，從而使傳感器具備了自精確功能。傳感器性能穩(wěn)定、工藝簡單、成本較低并對傳感檢測具有較高的精確度。
【附圖說明】
[0008]附圖是雙調(diào)制自精確光纖表面等離子體共振生化檢測傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中:1納米金膜;2銀-ΙΤ0雙層膜;3反射鏡面。
【具體實施方式】
[0010]以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0011 ]本發(fā)明以表面等離子體共振作為傳感原理，該效應(yīng)的產(chǎn)生依賴于寬譜光源，目的是在光纖中實現(xiàn)波長調(diào)制與強度調(diào)制方式的傳感檢測。為了增強信號強度、優(yōu)化傳感性能，制作傳感器的光纖選擇大孔徑多模光纖。本發(fā)明采用的光纖為纖芯、包層、涂覆層直徑分別為400μπι、430μ??、730μ??，數(shù)值孔徑0.37的大孔徑塑料包層光纖。
[0012]本發(fā)明的制備過程如下:
[0013](1)首先取一段60mm長塑料包層多模光纖，在距光纖端面10mm和20mm的位置處，使用光纖鉗分別剝?nèi)?mm的光纖涂覆層。
[0014](2)將光纖纖芯端面用砂紙拋光，并用鍍膜機鍍鍍制300nm厚度的銀膜，形成反射鏡面。
[0015](3)將環(huán)氧樹脂A、B膠1:1比例混合后封裝反射鏡面，防止使用過程中對反射鏡面造成損壞。
[0016](4)將剝?nèi)ネ扛矊拥膫鞲型ǖ赖墓饫w包層去除。采用丙酮溶液浸泡傳感通道，使光纖塑料包層完全脫落。
[0017](5)其中一個通道表面通過層層自組裝方法，在用食人魚洗液處理后，在聚合物PDDA、PSS和PAH聚合物溶液中交替浸泡，每種聚合物溶液浸泡10分鐘，之后浸泡在直徑為15-30nm的納米金球溶液中1小時，完成強度調(diào)制傳感通道的制備。
[0018](6)傳感器的鍍膜通道在鍍膜機中采用360°旋轉(zhuǎn)的方式鍍膜，使鍍膜材料均勻濺射到傳感通道全部表面;鍍膜傳感通道表面按照銀-ΙΤ0(氧化銦錫)交替的順序濺射總厚度為50nm的銀-ΙΤ0雙層膜系，其中銀層厚度為40nm，IT0層為10nm，完成波長調(diào)制傳感通道的制備。
【主權(quán)項】
1.一種雙調(diào)制模式自精確光纖表面等離子體共振生化檢測傳感器，其特征在于，采用終端反射式傳感結(jié)構(gòu)，采用纖芯直徑為300-600μπι、數(shù)值孔徑不低于0.24的光纖;端面拋光的光纖的纖芯端面濺射厚度為200nm以上的銀膜，形成反射鏡面;在靠近反射鏡面端，剝?nèi)ニ芰习鼘佣嗄９饫w上的兩段涂覆層和包層，形成兩個傳感通道，兩個傳感通道的長度為5mm-10mm，兩個通道間有適當(dāng)間隔；一個傳感通道表面通過層層自組裝方法固定直徑為15-30nm的金球；另一個傳感通道表面均勻濺射鍍膜，按照銀-氧化銦錫的順序濺射總厚度為50nm的銀-1TO雙層膜，其中銀層厚度為35-45nm，ITO層為5-15nm02.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙調(diào)制模式自精確光纖表面等離子體共振生化檢測傳感器，其特征在于，該傳感器采用組裝納米材料與鍍金屬膜兩種不同的表面等離子體產(chǎn)生機制，強度調(diào)制與波長調(diào)制兩種調(diào)制模式同時用于生化檢測。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙調(diào)制模式自精確光纖表面等離子體共振生化檢測傳感器，其特征在于，所述的納米金球的直徑為15_30nm。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙調(diào)制模式自精確光纖表面等離子體共振生化檢測傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。該傳感器采用終端反射式傳感結(jié)構(gòu)，將纖芯直徑為400-600m，數(shù)值孔徑不低于0.24的塑料包層多模光纖的纖芯端面拋光，并將拋光的光纖纖芯端面濺射200nm以上銀膜，形成反射鏡面；將多模光纖上的兩段涂覆層和包層剝?nèi)バ纬蓛蓚€長度為5mm-10mm的傳感通道；一個傳感通道表面固定納米金球，另一個傳感通道表面按照銀-ITO的順序濺射銀-ITO雙層膜，其中銀層厚度為35-45nm，ITO層為5-15nm。采用較為簡單的濺射鍍膜工藝與層層自主裝方法實現(xiàn)雙調(diào)制信號的解調(diào)，避免采用單一調(diào)制模式產(chǎn)生的精確度影響。
【IPC分類】G01N21/59
【公開號】CN105466891
【申請?zhí)枴緾N201510818101
【發(fā)明人】李麗霞, 彭偉, 盧夢迪, 謝靈驍
【申請人】大連理工大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月23日