CN109580562A - 一种基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统及制备方法 - Google Patents

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丁楠
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Abstract

一种基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统及制备方法，可解决当物质发出的荧光信号微弱或者距离较远的时候，传统荧光光纤传感器很难探测到物质荧光信号导致无法检测的技术问题。包括光源、透镜、光纤、光电转换器和计算机，还包括微纳光纤，所述光源后依次设置透镜、光纤、微纳光纤、光纤、光电转换器及计算机，并依次连接；本发明光学结构简单，紧凑，利用倏逝场对光信号的敏感探测的原理，使用此种基于倏逝场的微纳光纤传感器系统，可以对极微弱荧光信号进行检测，实现高灵敏度、远距离微弱荧光实时分析。

Description

一种基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统及制备方法
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统及制备方法。
背景技术
荧光检测技术是生化检测与分析中一种常用的检测技术，该技术利用某些物质被激发后产生荧光的特性，进行定性或定量分析。荧光检测具有灵敏度高，选择性好等优点。荧光检测技术已广泛应用于生物检测、生化分析、分析化学等领域。提高荧光型光纤传感器的灵敏度主要有两种方式，一种是增大产生的荧光信号的强度；另一种是提高荧光光纤传感器的检测灵敏度，使其可以探测更微弱的荧光信号。
光纤倏逝波传感是一种高灵敏度、可进行远距离实时分析的微量分析技术。当光沿着微纳光纤传输时可以有很大一部分能量以倏逝波的形式进行传输，大大增强了光场与外界物质相互作用，因此，微纳光纤适合作为单模光波导用于倏逝波光学传感器的敏感元件。当微纳光纤作为荧光传感敏感元件时，可以通过围绕光纤的强倏逝场与外界环境物质的相互作用，进而通过探测传输光的特征参量直接或者间接发射的变化来实现对荧光的检测。从而提高检测灵敏度。在水质监测、食品卫生检测、生物战剂检测等方面有着巨大的应用潜力。
发明内容
本发明提出的一种基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统及制备方法，可解决当物质发出的荧光信号微弱或者距离较远的时候，传统荧光光纤传感器很难探测到物质荧光信号导致无法检测的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统，包括光源、透镜、光纤、光电转换器和计算机，还包括微纳光纤，所述光源后依次设置透镜、光纤、微纳光纤、光纤、光电转换器及计算机，并依次连接。
进一步的，所述透镜表明镀有增透膜。
进一步的，所述光源为单芯片灯珠的LED光源。
进一步的，所述光纤为G657单模光纤。
进一步的，所述微纳光纤腰锥直径D为200nm。
进一步的，所述微纳光纤的长度为35mm。
一种基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统的制备方法，包括：
S100、选取一根单模光纤，先通过光纤剥皮钳除去所述单模光纤表面的涂覆层，然后将光纤去掉涂覆层的部分通过光纤夹具固定在光纤拉锥平台上；
S200、打开光纤拉锥平台的氢气发生器，用火焰加热使去掉涂覆层后的光纤软化；
S300、打开光纤拉锥平台步进电机，加工软化后的光纤，待光纤直径达到所要求的直径时，关闭步进电机停止工作，并移开火焰喷头，此次微纳光纤做好；
S400、然后在光源(1)后依次设置透镜(2)、光纤(3)、微纳光纤(6)、光纤(3)、光电转换器(4)及计算机(5)，并依次连接。
进一步的，所述步骤S300还包括，
S301、使用三维空间位移平台将微纳光纤保护结构件移动到制作好的微纳光纤的正下方，缓慢上升微纳光纤保护结构件直到微纳光纤正好位于微纳光纤保护结构件的安装孔内，利用融胶枪将微纳光纤两端固定在微纳光纤保护结构件中。
进一步的，所述步骤S100中将光纤去掉涂覆层的部分通过光纤夹具固定在光纤拉锥平台上之前还包括：
用丙酮溶液浸泡后再用酒精棉反复擦拭已经去除涂覆层的光纤。
进一步的，所述步骤S200中打开光纤拉锥平台的氢气发生器，用火焰加热使去掉涂覆层后的光纤软化；具体包括，
打开拉锥平台的氢气发生器电源，点火等待至火焰稳定，调节火焰喷头水平位置使其处在光纤涂覆层中间位置，调节火焰喷头上下高度使得去掉涂覆层的光纤与氢氧焰的外焰接触，预热若干分钟使去掉涂覆层的光纤软化。
由上述技术方案可知，本发明光学结构简单，紧凑，利用倏逝场对光信号的敏感探测的原理，使用此种基于倏逝场的微纳光纤传感器系统，可以对极微弱荧光信号进行检测，实现高灵敏度、远距离微弱荧光实时分析。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明的微纳光纤结构示意图；
图中，1-光源、2-透镜、3-光纤、4-光电转换器、5-计算机、6-微纳光纤、7-熔锥过渡区、8-腰锥。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1和图2所示，本发明实施例公开一种基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统的，包括光源1，光源1为单芯片灯珠的LED光源，按照按光传输及信号探测方向，光源1后依次为透镜2、光纤3，透镜2表明镀有增透膜，可以更多地将光源1发出的光信号耦合进光纤中，光纤3为G657单模光纤。光纤3中光经过微纳光纤6传入光纤3中，再通过光电转换器4将信号传送到计算机5。
所述微纳光纤6安装于微纳光纤保护结构件中；
所述微纳光纤6两端为光纤3，中间位置为腰锥8，腰锥8的两端为熔锥过渡区7，本实施例的微纳光纤6为长度约35mm、腰锥8直径200nm的G657单模光纤。
一种基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统的制备方法：包括以下步骤，
S1)选取合适长度的一根单模光纤(G657单模光纤)，通过光纤剥皮钳去掉表面的涂覆层(长度约2cm左右)，并用丙酮溶液适当浸泡剥去涂覆层的光纤，再用酒精棉反复擦拭，将光纤去掉涂覆层的部分通过光纤夹具固定在光纤拉锥平台上。
2)打开拉锥平台的氢气发生器电源，点火等待至火焰稳定。调节火焰喷头水平位置使其处在涂覆层中间位置，调节上下高度使得去掉涂覆层的光纤与氢氧焰的外焰接触。预热若干分钟使去掉涂覆层的光纤软化。
3)开启步进电机电源，待光纤直径达到所要求的直径(200nm)时，关闭步进电机停止工作，并移开火焰喷头。
4)使用三维空间位移平台将微纳光纤保护结构件移动到制作好的微纳光纤的正下方，缓慢上升微纳光纤保护结构件直到微纳光纤正好位于微纳光纤保护结构件的安装孔内。利用融胶枪将微纳光纤两端固定在微纳光纤保护结构件中。
本发明实施例的具体使用过程为：光源1发出的光通过透镜2耦合后进入光纤3中，光纤3中的光传输到微纳光纤7中，微纳光纤7产生的倏逝场对外界光变化及其敏感，其变化产生的光信号经过光纤3传输如光电转换器4中，光电转换器4的信号再输入计算机5中，通过计算机5分析并显示结果。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统，包括光源(1)、透镜(2)、光纤(3)、光电转换器(4)和计算机(5)，其特征在于：还包括微纳光纤(6)，所述光源(1)后依次设置透镜(2)、光纤(3)、微纳光纤(6)、光纤(3)、光电转换器(4)及计算机(5)，并依次连接。
2.根据权利要求1所述的基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统，其特征在于：所述透镜(2)表明镀有增透膜。
3.根据权利要求1所述的基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统，其特征在于：所述光源(1)为单芯片灯珠的LED光源。
4.根据权利要求1所述的基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统，其特征在于：所述光纤(3)为G657单模光纤。
5.根据权利要求1所述的基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统，其特征在于：所述微纳光纤(6)腰锥直径D为200nm。
6.根据权利要求1所述的基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统，其特征在于：所述微纳光纤(6)的长度为35mm。
7.一种基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统的制备方法，其特征在于包括：
S100、选取一根单模光纤，先通过光纤剥皮钳除去所述单模光纤表面的涂覆层，然后将光纤去掉涂覆层的部分通过光纤夹具固定在光纤拉锥平台上；
S200、打开光纤拉锥平台的氢气发生器，用火焰加热使去掉涂覆层后的光纤软化；
S300、打开光纤拉锥平台步进电机，加工软化后的光纤，待光纤直径达到所要求的直径时，关闭步进电机停止工作，并移开火焰喷头，此次微纳光纤做好；
S400、然后在光源(1)后依次设置透镜(2)、光纤(3)、微纳光纤(6)、光纤(3)、光电转换器(4)及计算机(5)，并依次连接。
8.根据权利要求7所述的基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统的制备方法，其特征在于：所述步骤S300还包括，
S301、使用三维空间位移平台将微纳光纤保护结构件移动到制作好的微纳光纤的正下方，缓慢上升微纳光纤保护结构件直到微纳光纤正好位于微纳光纤保护结构件的安装孔内，利用融胶枪将微纳光纤两端固定在微纳光纤保护结构件中。
9.根据权利要求7所述的基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统的制备方法，其特征在于：所述步骤S100中将光纤去掉涂覆层的部分通过光纤夹具固定在光纤拉锥平台上之前还包括：
用丙酮溶液浸泡后再用酒精棉反复擦拭已经去除涂覆层的光纤。
10.根据权利要求7所述的基于倏逝场的微纳光纤荧光传感器系统的制备方法，其特征在于：所述步骤S200中打开光纤拉锥平台的氢气发生器，用火焰加热使去掉涂覆层后的光纤软化；具体包括，
打开拉锥平台的氢气发生器电源，点火等待至火焰稳定，调节火焰喷头水平位置使其处在光纤涂覆层中间位置，调节火焰喷头上下高度使得去掉涂覆层的光纤与氢氧焰的外焰接触，预热若干分钟使去掉涂覆层的光纤软化。
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