一種高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器。包括入射層、襯底層以及設(shè)于所述入射層與襯底層之間的導(dǎo)波層，所述入射層和襯底層分別包括附著于相應(yīng)的入射玻璃和襯底玻璃上的貴金屬薄膜，其特征是所述導(dǎo)波層包括一腔體，所述腔體包括一設(shè)于所述入射層與襯底層或其貴金屬薄膜之間的一剛性圍體。該高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)簡單、科學(xué)、合理，無需進(jìn)行平行度的調(diào)節(jié)，檢測操作十分簡單、方便，可以選擇檢測高階模，檢測靈敏度高、精度高，穩(wěn)定性高，檢測范圍寬，適用性強(qiáng)。
【專利說明】
一種高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種檢測儀器。尤其涉及用于氣體或液體樣品檢測的檢測儀器的一種高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]通常振蕩場光波導(dǎo)振蕩場傳感器的導(dǎo)波層的腔體都是由設(shè)有相應(yīng)的金屬膜層的上下兩光學(xué)玻璃、和設(shè)于兩光學(xué)玻璃之間的四周圍體形成，現(xiàn)有的光波導(dǎo)振蕩場傳感器其構(gòu)成導(dǎo)波層的腔體的圍體無一例外的都是使用一塊普通的橡膠或塑料墊板構(gòu)成，由于用光波導(dǎo)振蕩場檢測技術(shù)中，其兩金屬薄膜的相互平行度即調(diào)節(jié)傳感器中導(dǎo)波層的平行度對檢測的靈敏度、可靠性、簡單和方便性具有極其關(guān)鍵性的影響，現(xiàn)有的光波導(dǎo)振蕩場傳感器其兩份金屬膜之間是通過設(shè)置一墊塊來形成樣品空腔(即導(dǎo)波層)的，這種樣品空腔結(jié)構(gòu)必需設(shè)置一個專門的平行度調(diào)節(jié)裝置由人工進(jìn)行調(diào)節(jié)，在實(shí)踐中這個調(diào)平度工作是一個極其困難的事情，其平行度很難滿足檢測要求。其具體調(diào)節(jié)過程為:首先，使用準(zhǔn)直性好的650nm可見紅光經(jīng)過TE偏振片后從耦合棱鏡的一腰入射到棱鏡底面，當(dāng)兩金屬薄膜的平行度較差時(shí)，入射光并不會形成導(dǎo)模，而是經(jīng)過多次反射形成反射光斑，稱之為拖尾光斑。這時(shí)，需要通過仔細(xì)調(diào)節(jié)多維微調(diào)光學(xué)支架移動平板的三個調(diào)節(jié)旋鈕，先把這一串光斑的圓心調(diào)整在同一水平線上，這意味傳感器的入射面已經(jīng)保持豎直狀態(tài)，即傳感器的入射面與水平入射激光已經(jīng)垂直了。但是這個通過仔細(xì)調(diào)節(jié)多維微調(diào)光學(xué)支架移動平板的三個調(diào)節(jié)旋鈕是一個長期間的反復(fù)調(diào)節(jié)過程，需要花費(fèi)很長的時(shí)間和精力。例如上海交通大學(xué)申請的公開號分別為CN1645040A、名稱為微位移的平面光波導(dǎo)測量裝置的專利申請，以及公告號為CN100401041C、名稱為光波導(dǎo)吸收式氣體傳感器及測量系統(tǒng)，其就必須設(shè)置包含有支架、復(fù)位彈簧、多個螺旋測微計(jì)等許多部件構(gòu)成的、專門用于調(diào)節(jié)棱鏡底面與光學(xué)玻璃片兩者的平行度的調(diào)平行度裝置，其不僅僅只是給傳感器及檢測裝置帶來了結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，更重要的是其平行度調(diào)節(jié)很難滿足要求，需要花費(fèi)大量的精力和時(shí)間。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器。該高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)簡單、科學(xué)、合理，無需進(jìn)行平行度的調(diào)節(jié)，檢測操作十分簡單、方便，可以選擇檢測高階模，檢測靈敏度高、精度高，穩(wěn)定性高，檢測范圍寬，適用性強(qiáng)。
[0004]本實(shí)用新型的高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器的技術(shù)方案包括入射層、襯底層以及設(shè)于所述入射層與襯底層之間的導(dǎo)波層，所述入射層和襯底層分別包括附著于相應(yīng)的入射玻璃和襯底玻璃上的貴金屬薄膜，其特征是所述導(dǎo)波層包括一腔體，所述腔體包括一設(shè)于所述入射層與襯底層或其貴金屬薄膜之間的一剛性圍體。
[0005]所述剛性圍體的相對兩端端面相互平行。
[0006]所述剛性圍體為一其板壁設(shè)有相應(yīng)的腔體的玻璃板，該玻璃板的相對兩板面相互平行(實(shí)用新型刪除答一通時(shí)加入)，該玻璃板的腔體的相應(yīng)側(cè)壁上開設(shè)有腔體的進(jìn)出口。
[0007]所述剛性圍體由一其中間設(shè)有腔體的玻璃板分切成兩半部分構(gòu)成，該玻璃板的相對兩板面相互平行，由該中間設(shè)有腔體的玻璃板的兩半部分相互間隔的空間形成腔體的進(jìn)出口。
[0008]所述貴金屬薄膜分別設(shè)置于其入射玻璃和襯底玻璃的靠腔體的外部表壁面。
[0009]所述襯底玻璃為光學(xué)玻璃片，所述入射玻璃為棱鏡或光學(xué)玻璃片。
[0010]所述貴金屬薄膜為金或銀薄膜。
[0011]所述剛性圍體由光學(xué)玻璃板構(gòu)成。
[0012]本實(shí)用新型的高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器沒有任何調(diào)節(jié)平行度裝置或其他靜置或可動部件，結(jié)構(gòu)特別簡單，其檢測精度高，其靈敏度至少比傳統(tǒng)的SPR傳感器高2個數(shù)量級以上。這種傳感器具有靈敏度高、腔體易沖洗、多次重復(fù)使用等諸多優(yōu)點(diǎn)外，還可簡單方便地實(shí)現(xiàn)在線檢測，性能穩(wěn)定和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。特別是其比較容易開發(fā)成一種小型化、便攜式的低價(jià)檢測分析儀。目前，我國廣大農(nóng)村地區(qū)普遍使用井水和地下水，這種儀器可在鄉(xiāng)、村檢測站、甚至農(nóng)民家庭用水中發(fā)揮重要的作用，具有廣闊的市場前景。相信這種新型儀器的開發(fā)不僅對我省飲用水的檢測發(fā)揮重要作用，而且將在我國的環(huán)境保護(hù)和食品安全等領(lǐng)域產(chǎn)生極其重要的影響。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器一實(shí)施例原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1實(shí)施例的高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]現(xiàn)通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器其導(dǎo)波層的腔體4用剛性材料(即相對不可壓縮的或硬度相對大的材料)制作的剛性圍體而形成，并且，使該剛性圍體的上下相對兩端端面相互平行，即其導(dǎo)波層的腔體使用剛性材料制作的、其相對兩端端面相互平行的剛性圍體構(gòu)成，使入射層和襯底層(或分別附著于其相應(yīng)一面壁面上的貴金屬薄膜層)與該剛性圍體的相對兩端端面相互平行。并且，將入射層和襯底層的貴金屬膜層分別沉積(附著)于靠導(dǎo)波層的腔體內(nèi)腔的外部的表面壁面上。該剛性圍體可以由光學(xué)玻璃板、亦或由其相對兩板壁面具有很高的平整度的和/或相對兩板壁面相互平行的普通玻璃板構(gòu)成。
[0015]其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，本實(shí)施例高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器入射層、襯底層以及設(shè)于入射層與襯底層之間的導(dǎo)波層，入射層和襯底層分別包括附著于上層入射光學(xué)玻璃片Ia和下層襯底光學(xué)玻璃片Ib上的金或銀薄膜2，其導(dǎo)波層包括一腔體4，腔體4由一連接于入射層與襯底層(即入射光學(xué)玻璃片Ia與襯底光學(xué)玻璃片Ib)之間的一剛性圍體構(gòu)成。其剛性圍體由其板面中間鉆設(shè)有相應(yīng)的通孔的玻璃板3構(gòu)成，由該通孔構(gòu)成導(dǎo)波層的腔體4，玻璃板3的腔體的相對兩側(cè)側(cè)壁上鉆設(shè)有兩導(dǎo)流孔5，由該兩導(dǎo)流孔構(gòu)成腔體4的被檢測氣體或液體樣品的進(jìn)、出口，該玻璃板3的上板面壁面3a和下板面壁面3b相互平行。
[0016]本實(shí)用新型的所述貴金屬薄膜分別設(shè)置于其入射玻璃和襯底玻璃的靠腔體的外部表壁面。本例中其入射層的金或銀薄膜設(shè)置于(附著于)入射光學(xué)玻璃片Ia的上壁面，襯底層的金或銀薄膜設(shè)置于(附著于)襯底光學(xué)玻璃片Ib的下壁面。其可以有效避免被測物質(zhì)對金或銀薄膜產(chǎn)生侵蝕作用而嚴(yán)重影響其檢測靈敏度和精度。
[0017]玻璃板3分別通過其上板面壁面3a和下板面壁面3b對應(yīng)與入射層的入射光學(xué)玻璃片Ia的下壁面和襯底層的襯底光學(xué)玻璃片Ib的上壁面連接。玻璃板3與入射光學(xué)玻璃片Ia及襯底光學(xué)玻璃片Ib連接后即形成相互平行。
[0018]工作時(shí)，自玻璃板的一導(dǎo)流孔通入被測氣體或液體物質(zhì)，將相應(yīng)的檢測儀器的激發(fā)光源裝置發(fā)出的光照射于入射光學(xué)玻璃片的金或銀薄膜，即將激發(fā)光源作用于本高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器，再利用檢測儀器的光信號探測與處理裝置接收本高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器的入射光學(xué)玻璃片的金或銀薄膜的反射光進(jìn)行相應(yīng)的處理，即可獲得被測樣品中的某一種相應(yīng)組份的含量或濃度。如飲用水中的Cr (VI)的濃度。
[0019]本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，其剛性圍體由一中間鉆有通孔的玻璃板分切成兩半部分構(gòu)成，其兩半部分相互間隔一間距設(shè)置連接于入射和襯底光學(xué)玻璃板之間，由該玻璃板的兩半部分相互間隔的形成的空間構(gòu)成導(dǎo)波層的腔體的進(jìn)出口。本例其余相應(yīng)結(jié)構(gòu)或設(shè)置方式方法可與上述實(shí)施例類同。
[0020]本實(shí)用新型的再一實(shí)施例中，其入射層的入射光學(xué)玻璃可以為棱鏡。其相應(yīng)的金或銀薄膜附著于棱鏡的相應(yīng)的底壁面上。其段剛性圍體可以使用相對兩端面相互平行的不銹鋼管構(gòu)成。本例其余相應(yīng)結(jié)構(gòu)或設(shè)置方式方法可與上述任一實(shí)施例類同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器，包括入射層、襯底層以及設(shè)于所述入射層與襯底層之間的導(dǎo)波層，所述入射層和襯底層分別包括附著于相應(yīng)的入射玻璃和襯底玻璃上的貴金屬薄膜，其特征是所述導(dǎo)波層包括一腔體，所述腔體包括一設(shè)于所述入射層與襯底層或其貴金屬薄膜之間的一剛性圍體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器，其特征是所述剛性圍體的相對兩端端面相互平行。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器，其特征是所述剛性圍體為一其板壁設(shè)有相應(yīng)的腔體的玻璃板，該玻璃板的相對兩板面相互平行(發(fā)明刪除答一通時(shí)加入)，該玻璃板的腔體的相應(yīng)側(cè)壁上開設(shè)有腔體的進(jìn)出口。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器，其特征是所述剛性圍體由一其中間設(shè)有腔體的玻璃板分切成兩半部分構(gòu)成，該玻璃板的相對兩板面相互平行，由該中間設(shè)有腔體的玻璃板的兩半部分相互間隔的空間形成腔體的進(jìn)出口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器，其特征是所述貴金屬薄膜分別設(shè)置于其入射玻璃和襯底玻璃的靠腔體的外部表壁面。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器，其特征是所述襯底玻璃為光學(xué)玻璃片，所述入射玻璃為棱鏡或光學(xué)玻璃片。7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器，其特征是所述貴金屬薄膜為金或銀薄膜。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高靈敏度振蕩場光波導(dǎo)傳感器，其特征是所述剛性圍體由光學(xué)玻璃板構(gòu)成。
【文檔編號】G01N21/63GK205538679SQ201620065201
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月23日
【發(fā)明人】肖平平, 劉莉, 易淼, 胡紅武
【申請人】宜春學(xué)院