CN103175821A - 拉曼光谱测试片的制作方法及拉曼光谱测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拉曼光谱测试片的制作方法，采用注模工艺，通过向开模压制的盒体中注入含有纳米金属颗粒与SiO2气溶胶的溶液，溶液挥发后在盒体底部形成拉曼光谱探测层；该方法工艺简单，成本低，可大批量生产。还公开了使用该测试片的拉曼光谱测试方法，将待测液体注入上述测试片盒体中，然后通过光纤准直器和透镜将激发光照射到该测试片上，其上的拉曼光谱探测层将增强激发光对待测液体的激励作用，待测液体发出的拉曼信号光最终通过透镜和光纤准直器被传输到拉曼光谱仪内；该方法简单易行，且抗干扰能力强、灵敏度高，适用于在线分析、实时检测、痕量有毒有害物质测量等。
Description
技术领域
本发明涉及拉曼光谱检测领域，尤其涉及一种拉曼光谱测试片的制作方法及使用该测试片的拉曼光谱测试方法。
背景技术
近年来，三聚氰胺、苏丹红等事件暴露出了食品安全领域的巨大漏洞，公众的生命健康受到严重威胁，检测低浓度的微量物质成为食品安全检测方面的研究热点。拉曼光谱相比其他光谱，能够提供丰富的分子结构和分子振动信息，因而成为物质分析和物质鉴别强有力的工具。然而，拉曼散射截面通常在10-30的量级，这仅为瑞利散射的千分之一，且极容易淹没在荧光背景噪声中，极大地限制了拉曼光谱在各个领域中的应用。
表面增强拉曼散射（Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS）是一种重要的谱学技术，该技术利用具有极强电磁场的纳米金属粒子产生的强电磁场增强对被测物质的激发能力，其增强能力可以达到106~1012，可以从分子水平上鉴别吸附在纳米结构表面的物质。除此之外，这种表面增强拉曼散射能有效地碎灭荧光，实现对被测物质无污染、无损害、高灵敏度的探测。目前，大量的研究关注于利用表面增强拉曼散射（SERS）与光纤结合，对浓度为ppb级的痕量分析以实现微量有毒有害液体的检测。但是，现有的方案往往存在光纤处理困难或者需要进行预处理等问题，大大减缓了该技术的实用化进程。
发明内容
为克服上述问题，本发明提出一种拉曼光谱测试片的制作方法及使用该测试片的拉曼光谱测试方法，工艺简单，成本低廉；适用于在线分析、实时监测、痕量有毒有害物质测量等。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：拉曼光谱测试片的制作方法，包括如下步骤：a、通过注模工艺制作拉曼光谱样品测试片盒体；b、往盒体中注入含有带惰性壳层的纳米金属颗粒和SiO2气溶胶的溶液；c、挥发溶液使纳米金属颗粒固定分布于盒体底部形成拉曼光谱探测层。
进一步的，步骤a所述盒体为塑料材质或玻璃材质。
进一步的，步骤c所述挥发溶液的方式为自然挥发或通过外界加热挥发。
使用上述方法制得的测试片的一种拉曼光谱测试方法为：将待测液体注入上述制作方法制得的测试片盒体中，然后通过光纤准直器和透镜将激发光照射到该测试片上，测试片盒体底部的拉曼光谱探测层将增强激发光对待测液体的激励作用，待测液体发出的拉曼信号光最终通过透镜和光纤准直器被传输到拉曼光谱仪内。
进一步的，上述光纤准直器为单光纤准直器，既输出激发光也接收拉曼信号光。
进一步的，上述光纤准直器为双光纤准直器，分别输出激发光和接收拉曼信号光。
本发明的有益效果：本发明拉曼光谱测试片的制作方法，采用注模工艺，通过向开模压制的盒体中注入含有纳米金属颗粒与SiO2气溶胶的溶液，溶液挥发后在盒体底部形成拉曼光谱探测层，盒体之间采用免工具分割连接，工艺简单易行，成本低，可大批量生产；使用该测试片的拉曼光谱测试方法，简单易行，且抗干扰能力强、灵敏度高，适用于在线分析、实时检测、痕量有毒有害物质测量等。
附图说明
图1为本发明的拉曼光谱测试片示意图；
图2为本发明的拉曼光谱测试片制作过程示意图；
图3为使用该测试片的拉曼光谱测试方法实施例一；
图4为使用该测试片的拉曼光谱测试方法实施例二;
附图标记：1、测试片；101、盒体；102、溶液；103、探测层；2、待测液体；3、透镜；4、单光纤准直器；5、双光纤准直器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1和2所示为本发明的拉曼光谱测试片及其制作过程示意图，采用注模工艺制成的微型塑料或玻璃盒体，可低成本大批量生产，各盒体之间的连接设计为免工具分割形式，盒体底部有一层拉曼光谱探测层，该探测层含有带惰性壳层纳米金属颗粒。利用该纳米金属颗粒具有强的电磁场增强的长程效应去增强激发光对被测物质的激励作用；而惰性壳层为化学惰性材料，可确保所测得分子的拉曼信号光是真正来自待测基底，而不是来自于纳米金属颗粒上的，起到一个隔绝的作用。
该拉曼光谱测试片的制作方法，如图2，包括如下步骤：a、通过注模工艺制作拉曼光谱样品测试片盒体；b、往盒体中注入含有带惰性壳层的纳米金属颗粒和SiO2气溶胶的溶液；c、挥发溶液使纳米金属颗粒固定分布于盒体底部形成拉曼光谱探测层。纳米金属颗粒的分布密度由溶液中含有的纳米金属颗粒浓度决定，而该溶液浓度可根据使用需求进行调配，纳米金属颗粒的具体尺寸也可根据实际的使用要求进行调配控制。注模出来的盒体可以为塑料材质，也可以为玻璃材质，以满足特定待测样品需要加热测试等需要。使溶液挥发的方式可以采用自然挥发，也可以通过外界加热挥发。
如图3和4为使用上述测试片的拉曼光谱测试方法，将待测液体注入上述制作方法制得的测试片盒体中，然后通过光纤准直器和透镜将激发光照射到该测试片上，测试片盒体底部的拉曼光谱探测层的纳米金属颗粒将增强激发光对待测液体的激励作用，以增强拉曼信号光强度，待测液体发出的拉曼信号光最终通过透镜和光纤准直器被传输到拉曼光谱仪内进行检测。其中，光纤准直器可以采用单光纤准直器，既输出激发光也接收拉曼信号光，图如3所示；也可以采用双光纤准直器，分别输出激发光和接收拉曼信号光，如图4所示。该方法简单易行，并能极大地提高系统的拉曼光谱激发及收集能力。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.拉曼光谱测试片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：a、通过注模工艺制作拉曼光谱样品测试片盒体；b、往盒体中注入含有带惰性壳层的纳米金属颗粒和SiO2气溶胶的溶液；c、挥发溶液使纳米金属颗粒固定分布于盒体底部形成拉曼光谱探测层。
2.如权利要求1所述拉曼光谱测试片的制作方法，其特征在于：步骤a所述盒体为塑料材质或玻璃材质。
3.如权利要求1所述拉曼光谱测试片的制作方法，其特征在于：步骤c所述挥发溶液的方式为自然挥发或通过外界加热挥发。
4.拉曼光谱测试方法，其特征在于：将待测液体注入权利要求1-3任一项所述制作方法制得的测试片盒体中，然后通过光纤准直器和透镜将激发光照射到该测试片上，测试片盒体底部的拉曼光谱探测层将增强激发光对待测液体的激励作用，待测液体发出的拉曼信号光最终通过透镜和光纤准直器被传输到拉曼光谱仪内。
5.如权利要求4所述拉曼光谱测试方法，其特征在于：所述光纤准直器为单光纤准直器，既输出激发光也接收拉曼信号光。
6.如权利要求4所述拉曼光谱测试方法，其特征在于：所述光纤准直器为双光纤准直器，分别输出激发光和接收拉曼信号光。
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