一種高靈敏度振蕩場(chǎng)光波導(dǎo)傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種檢測(cè)儀器。尤其涉及用于氣體或液體樣品檢測(cè)的檢測(cè)儀器的一種高靈敏度振蕩場(chǎng)光波導(dǎo)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]通常振蕩場(chǎng)光波導(dǎo)振蕩場(chǎng)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?chē)w形成，現(xiàn)有的光波導(dǎo)振蕩場(chǎng)傳感器其構(gòu)成導(dǎo)波層的腔體的圍體無(wú)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(chǎng)檢測(cè)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(duì)檢測(cè)的靈敏度、可靠性、簡(jiǎn)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(chǎng)傳感器其兩份金屬膜之間是通過(guò)設(shè)置一墊塊來(lái)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(gè)專(zhuān)門(mén)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(gè)調(diào)平度工作是一個(gè)極其困難的事情，其平行度很難滿足檢測(cè)要求。其具體調(diào)節(jié)過(guò)程為:首先，使用準(zhǔn)直性好的650nm可見(jiàn)紅光經(jīng)過(guò)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(huì)形成導(dǎo)模，而是經(jīng)過(guò)多次反射形成反射光斑，稱(chēng)之為拖尾光斑。這時(shí)，需要通過(guò)仔細(xì)調(diào)節(jié)多維微調(diào)光學(xué)支架移動(dòng)平板的三個(gè)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(gè)通過(guò)仔細(xì)調(diào)節(jié)多維微調(diào)光學(xué)支架移動(dòng)平板的三個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕是一個(gè)長(zhǎng)期間的反復(fù)調(diào)節(jié)過(guò)程，需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間和精力。例如上海交通大學(xué)申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)分別為CN1645040A、名稱(chēng)為微位移的平面光波導(dǎo)測(cè)量裝置的專(zhuān)利申請(qǐng)，以及公告號(hào)為CN100401041C、名稱(chēng)為光波導(dǎo)吸收式氣體傳感器及測(cè)量系統(tǒng)，其就必須設(shè)置包含有支架、復(fù)位彈簧、多個(gè)螺旋測(cè)微計(jì)等許多部件構(gòu)成的、專(zhuān)門(mén)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(cè)裝置帶來(lái)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高靈敏度振蕩場(chǎng)光波導(dǎo)傳感器。該高靈敏度振蕩場(chǎng)光波導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、科學(xué)、合理，無(wú)需進(jìn)行平行度的調(diào)節(jié)，檢測(cè)操作十分簡(jiǎn)單、方便，可以選擇檢測(cè)高階模，檢測(cè)靈敏度高、精度高，穩(wěn)定性高，檢測(cè)范圍寬，適用性強(qiáng)。
[0004]本發(fā)明的高靈敏度振蕩場(chǎng)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，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(duì)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，該玻璃板的腔體的相應(yīng)側(cè)壁上開(kāi)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，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。
[0009]所述貴金屬薄膜為金或銀薄膜。
[0010]本發(fā)明的高靈敏度振蕩場(chǎng)光波導(dǎo)傳感器沒(méi)有任何調(diào)節(jié)平行度裝置或其他靜置或可動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單，其檢測(cè)精度高，其靈敏度至少比傳統(tǒng)的SPR傳感器高2個(gè)數(shù)量級(jí)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(jiǎn)單方便地實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，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(kāi)發(fā)成一種小型化、便攜式的低價(jià)檢測(cè)分析儀。目前，我國(guó)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(cè)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(chǎng)前景。相信這種新型儀器的開(kāi)發(fā)不僅對(duì)我省飲用水的檢測(cè)發(fā)揮重要作用，而且將在我國(guó)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(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明高靈敏度振蕩場(chǎng)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(chǎng)光波導(dǎo)傳感器立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]現(xiàn)通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明高靈敏度振蕩場(chǎng)光波導(dǎo)傳感器其導(dǎo)波層的腔體4用剛性材料(即相對(duì)不可壓縮的或硬度相對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)兩板壁面具有很高的平整度的和/或相對(duì)兩板壁面相互平行的普通玻璃板構(gòu)成。
[0013]其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，本實(shí)施例高靈敏度振蕩場(chǎng)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(duì)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(cè)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。
[0014]本發(fā)明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(cè)物質(zhì)對(duì)金或銀薄膜產(chǎn)生侵蝕作用而嚴(yán)重影響其檢測(cè)靈敏度和精度。
[0015]玻璃板3分別通過(guò)其上板面壁面3a和下板面壁面3b對(duì)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。
[0016]工作時(shí)，自玻璃板的一導(dǎo)流孔通入被測(cè)氣體或液體物質(zhì)，將相應(yīng)的檢測(cè)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(chǎng)光波導(dǎo)傳感器，再利用檢測(cè)儀器的光信號(hào)探測(cè)與處理裝置接收本高靈敏度振蕩場(chǎng)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(cè)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。
[0017]本發(fā)明的另一實(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(lèi)同。
[0018]本發(fā)明的再一實(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(duì)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(lèi)同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高靈敏度振蕩場(chǎng)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(chǎng)光波導(dǎo)傳感器，其特征是所述剛性圍體的相對(duì)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(chǎng)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，該玻璃板的腔體的相應(yīng)側(cè)壁上開(kāi)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(chǎng)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，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或5所述高靈敏度振蕩場(chǎng)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。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述高靈敏度振蕩場(chǎng)光波導(dǎo)傳感器，其特征是所述貴金屬薄膜為金或銀薄膜。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高靈敏度振蕩場(chǎng)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，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(chǎng)光波導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、科學(xué)、合理，無(wú)需進(jìn)行平行度的調(diào)節(jié)，檢測(cè)操作十分簡(jiǎn)單、方便，可以選擇檢測(cè)高階模，檢測(cè)靈敏度高、精度高，穩(wěn)定性高，檢測(cè)范圍寬，適用性強(qiáng)。
【IPC分類(lèi)】G01N21/63
【公開(kāi)號(hào)】CN105548093
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610044726
【發(fā)明人】肖平平, 劉莉, 易淼, 胡紅武
【申請(qǐng)人】宜春學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年1月23日