CN106706563A - 一种基于石墨烯的生物传感器 - Google Patents

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沈常宇
杨泽林
朱莺
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Abstract

本发明公开了一种基于石墨烯的生物传感器，由固定装置，激光器，第一平凸透镜，偏光镜，第二平凸透镜，单模光纤，光谱仪，石墨烯组成。激光器发出的激光经第一平凸透镜形成平行光发射，再经过偏光镜时过滤掉激光中的S偏振光，剩余的P型偏振光通过第二平凸透镜汇聚进入单模光纤中，当P偏振光传播到单模光纤的凹槽待测区域处时，P偏振光激发待测区域底部的石墨烯从而产生表面等离子体波，若待测区域出现生命物质或化学物质，则表面等离子体波与待测物间相互作用产生折射率的变化，利用光谱仪即可检测到光谱的变化，从而可实现对生命物质和化学物质的检测和监控，该发明灵敏度高、精度高，具有良好的应用前景。

Description

一种基于石墨烯的生物传感器
技术领域
本发明属于检测生物物质的技术领域，具体涉及一种基于石墨烯生物传感器。
背景技术
生物物质的存在会使得某些精密仪器出现故障，造成严重的事故，所以发明一种能够精确检测生物物质是否存在并且能广泛应用于生活的传感器是时代所需。
目前最常用的生物传感器在光纤表面一般采用的是金属薄膜，本发明采用的基于石墨烯的传感器灵敏度增强，可更精准地检测生物物质的存在。
本专利基于表面等离子体波对生物进行检测，基于光纤表面等离子体共振是一种新兴的传感器技术，这种技术允许无标记和实时的高灵敏度检测。
石墨烯具有较高的表面体积比，且具有较强的光学特性、良好的导电性及生物相容性，所以适合做表面等离子体共振传感器的辅助材料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于利用偏光镜过滤后的P偏振光激发待测区域底部的石墨烯，从而产生表面等离子体波与生物物质相互作用产生折射率的变化，利用光谱仪即可检测到光谱的变化，以此实现对生命物质和化学物质的检测和监控。
一种基于石墨烯的生物传感器，由固定装置(1)，激光器(2)，第一平凸透镜(3)，偏光镜(4)，第二平凸透镜(5)，单模光纤(6)，光谱仪(7)，石墨烯(8)组成；其特征在于：激光器(2)固定在固定装置(1)的内左侧，第一平凸透镜(3)固定在固定装置(1)的内左中侧，偏光镜(4)固定在固定装置(1)的内中部，第二平凸透镜(5)固定在固定装置(1)的内右中侧，固定装置(1)右侧与单模光纤(6)相连；单模光纤(6)另一端与光谱仪(7)相连；第一平凸透镜(3)和第二平凸透镜(5)的焦点均位于偏光镜(4)的同一位置；激光经过偏光镜(4)过滤掉S偏振光，剩余的P偏振光传播到单模光纤(6)的凹槽处时激发待测区域底部的石墨烯(8)从而产生表面等离子体波，与待测物间相互作用产生折射率的变化，利用光谱仪(7)即可检测到光谱的变化，从而可实现对生命物质和化学物质的检测和监控。
所述的激光在单模光纤(6)中以反射的方式进行传播。
所述的偏光镜(4)能够除去平行激光中的S型偏振光，只保留P型偏振光。
所述的石墨烯(8)覆盖在单模光纤(6)凹槽待测区处。
本发明的工作原理是：激光器(2)发出的激光经第一平凸透镜(3)形成平行光发射，再经过偏光镜(4)时过滤掉激光中的S偏振光，剩余的P型偏振光通过第二平凸透镜(5)汇聚进入单模光纤(6)中，当P偏振光传播到单模光纤(6)的凹槽待测区域，P偏振光激发待测区域底部的石墨烯(8)从而产生表面等离子体波，若待测区域出现生命物质或化学物质，则表面等离子体波与待测物间相互作用产生折射率的变化，利用光谱仪(7)即可检测到光谱的变化，从而可实现对生命物质和化学物质的检测和监控。
本发明的有益效果是：本发明利用P偏振光激发待测区域底部的石墨烯，从而产生表面等离子体波与生物物质相互作用产生折射率的变化，利用光谱仪即可检测到光谱的变化，以此实现对生命物质和化学物质的检测和监控，利用石墨烯具有较高的表面体积比和较强的光学特性这一特点与表面等离子体波生物检测技术相结合，达到无标记和实时的高灵敏度检测。
附图说明
图1是生物传感器结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于石墨烯的生物传感器，由固定装置(1)，激光器(2)，第一平凸透镜(3)，偏光镜(4)，第二平凸透镜(5)，单模光纤(6)，光谱仪(7)，石墨烯(8)组成；其特征在于：激光器(2)固定在固定装置(1)的内左侧，第一平凸透镜(3)固定在固定装置(1)的内左中侧，偏光镜(4)固定在固定装置(1)的内中部，第二平凸透镜(5)固定在固定装置(1)的内右中侧，固定装置(1)右侧与单模光纤(6)相连；单模光纤(6)另一端与光谱仪(7)相连；第一平凸透镜(3)和第二平凸透镜(5)的焦点均位于偏光镜(4)的同一位置；本发明的工作原理是：激光器(2)发出的激光经第一平凸透镜(3)形成平行光发射，再经过偏光镜(4)时过滤掉激光中的S偏振光，剩余的P型偏振光通过第二平凸透镜(5)汇聚进入单模光纤(6)中，当P偏振光传播到单模光纤(6)的凹槽待测区域，P偏振光激发待测区域底部的石墨烯(8)从而产生表面等离子体波，若待测区域出现生命物质或化学物质，则表面等离子体波与待测物间相互作用产生折射率的变化，利用光谱仪(7)即可检测到光谱的变化，从而可实现对生命物质和化学物质的检测和监控。

Claims (2)

1.一种基于石墨烯的生物传感器，由固定装置(1)，激光器(2)，第一平凸透镜(3)，偏光镜(4)，第二平凸透镜(5)，单模光纤(6)，光谱仪(7)，石墨烯(8)组成；其特征在于：激光器(2)固定在固定装置(1)的左侧，第一平凸透镜(3)固定在固定装置(1)的内左中侧，偏光镜(4)固定在固定装置(1)的内中部，第二平凸透镜(5)固定在固定装置(1)的内右中侧，固定装置(1)右侧与单模光纤(6)相连；单模光纤(6)另一端与光谱仪(7)相连；第一平凸透镜(3)和第二平凸透镜(5)的焦点均位于偏光镜(4)的同一位置；激光经过偏光镜(4)过滤掉S偏振光，剩余的P偏振光传播到单模光纤(6)的凹槽处时激发待测区域底部的石墨烯(8)从而产生表面等离子体波，与待测物间相互作用产生折射率的变化，利用光谱仪(7)即可检测到光谱的变化，从而可实现对生命物质和化学物质的检测和监控。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的生物传感器，其激光器(2)所发出平行激光的中心波长为632.5nm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN206208754U (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 中国计量大学 一种基于石墨烯的生物传感器

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CN206208754U (zh) * 2016-11-29 2017-05-31 中国计量大学 一种基于石墨烯的生物传感器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JANG AH KIM等: "Graphene based fiber optic surface plasmon resonance for bio-chemical sensor applications" *

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