CN112526239A - 一种基于金属-介质-金属波导的电场探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于金属‑介质‑金属波导的电场探测装置，基底层的表面设有凹坑，加热部置于凹坑内，第一施力部和第二施力部置于基底层上加热部的两侧，有机共轭聚合物材料部置于第一施力部和第二施力部之间，第一施力部和第二施力部固定连接在有机共轭聚合物材料部的两端，第一贵金属部和第二贵金属部固定在有机共轭聚合物材料部上加热部的顶部，第一贵金属部和第二贵金属部之间设有间隙，有机共轭聚合物材料填充间隙。在本发明中，第一贵金属部、间隙、第二贵金属部构成金属‑介质‑金属波导。本发明具有电场探测灵敏度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电场探测领域，具体涉及一种基于金属-介质-金属波导的电场探测装置。
背景技术
电场的测量不仅对导弹、航空器、火箭发射等军工意义重大，而且对城市环境污染、炼油厂、超净实验室、储油站等民用地面上容易引起静电和容易受静电及雷达危害的场所也有着广泛的应用。传统电场测量装置的灵敏度低，探索基于新原理的电场探测技术对提高电场测量的灵敏度具有重要意义。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，包括基底层、加热部、有机共轭聚合物材料部、第一贵金属部、第二贵金属部、第一施力部、第二施力部，有机共轭聚合物材料部的材料为有机共轭聚合物材料，基底层的表面设有凹坑，加热部置于凹坑内，第一施力部和第二施力部置于基底层上加热部的两侧，有机共轭聚合物材料部置于第一施力部和第二施力部之间，第一施力部和第二施力部固定连接在有机共轭聚合物材料部的两端，第一贵金属部和第二贵金属部固定在有机共轭聚合物材料部上加热部的顶部，第一贵金属部和第二贵金属部之间设有间隙，有机共轭聚合物材料填充间隙。
更进一步地，有机共轭聚合物材料为聚3-己基噻吩。
更进一步地，第一贵金属部和第二贵金属部的高度相等。
更进一步地，间隙的截面为矩形。
更进一步地，矩形的宽度小于100纳米。
更进一步地，间隙的截面为三角形。
更进一步地，三角形的底边为有机共轭聚合物材料部的表面。
更进一步地，在第一贵金属部和第二贵金属部侧面设有包覆部，包覆部为有机共轭聚合物材料。
更进一步地，第一贵金属部和第二贵金属部的侧面垂直于有机共轭聚合物材料部的表面。
更进一步地，第一贵金属部和第二贵金属部的材料为金或银。
本发明的有益效果：本发明提供了一种基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，包括基底层、加热部、有机共轭聚合物材料部、第一贵金属部、第二贵金属部、第一施力部、第二施力部，有机共轭聚合物材料部的材料为有机共轭聚合物材料，基底层的表面设有凹坑，加热部置于凹坑内，第一施力部和第二施力部置于基底层上加热部的两侧，有机共轭聚合物材料部置于第一施力部和第二施力部之间，第一施力部和第二施力部固定连接在有机共轭聚合物材料部的两端，第一贵金属部和第二贵金属部固定在有机共轭聚合物材料部上加热部的顶部，第一贵金属部和第二贵金属部之间设有间隙，有机共轭聚合物材料填充间隙。在本发明中，第一贵金属部、间隙、第二贵金属部构成金属-介质-金属波导。应用时，首先在无电场的空间，在第一施力部和第二施力部之间施加固定的压力，测量金属-介质-金属波导的传播特性，此时加热部为常温；然后，将本发明置于待测电场空间内，同时应用加热部加热有机共轭聚合物材料，加热持续一段时间后，冷却有机共轭聚合物材料，保持第一施力部和第二施力部之间的压力不变，重新测量金属-介质-金属波导的传播特性。根据前后金属-介质-金属波导传播特性的变化，确定待测电场。在此过程中，待测电场改变了有机共轭聚合物材料分子链的方向，不仅改变了第一贵金属部和第二贵金属部之间的介电环境，而且改变了第一贵金属部和第二贵金属部之间的距离，从而更多地改变了金属-介质-金属波导的传播特性。因此，本发明具有电场探测灵敏度高的优点。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是一种基于金属-介质-金属波导的电场探测装置的示意图。
图2是又一种基于金属-介质-金属波导的电场探测装置的示意图。
图3是再一种基于金属-介质-金属波导的电场探测装置的示意图。
图中：1、基底层；2、加热部；3、有机共轭聚合物材料部；4、第一贵金属部；5、第二贵金属部；6、第一施力部；7、第二施力部；8、间隙；9、包覆部。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本发明提供了一种基于金属-介质-金属波导的电场探测装置。图1是本发明的截面图。如图1所示，本发明包括基底层1、加热部2、有机共轭聚合物材料部3、第一贵金属部4、第二贵金属部5、第一施力部6、第二施力部7。有机共轭聚合物材料部3的材料为有机共轭聚合物材料。基底层1的表面设有凹坑，加热部2置于凹坑内。基底层1的材料为绝热材料，用以隔绝加热部2产生的热。加热部2可以通过连接其他高温物体的方法产生高温，也可以通过电阻产生热来产生高温，在此不做具体限制。第一施力部6和第二施力部7置于基底层1上加热部2的两侧，有机共轭聚合物材料部3置于第一施力部6和第二施力部7之间。也就是说，有机共轭聚合物材料部3覆盖加热部2和部分基底层1的表面。第一施力部6和第二施力部7固定连接在有机共轭聚合物材料部3的两端，用以针对有机共轭聚合物材料部3施加压力。第一贵金属部4和第二贵金属部5固定在有机共轭聚合物材料部3上加热部2的顶部。第一贵金属部4和第二贵金属部5的高度相等，以便于将表面等离极化激元限制在金属-介质-金属波导内，使得间隙8宽度的变化对金属-介质-金属波导传播特性的影响更严重。第一贵金属部4和第二贵金属部5的材料为金或银。第一贵金属部4和第二贵金属部5之间设有间隙8。间隙8的截面为矩形。矩形的宽度小于100纳米、矩形的高度大于500纳米，以便于将表面等离极化激元聚集在矩形空间内。有机共轭聚合物材料填充间隙8。间隙8内的有机共轭聚合物材料与有机共轭聚合物材料部3的材料相同。有机共轭聚合物材料为聚3-己基噻吩。加热时，聚3-己基噻吩的微观形貌更容易被待测电场调控。
应用时，首先在无电场的空间，在第一施力部6和第二施力部7之间施加固定的压力，测量金属-介质-金属波导的传播特性，此时加热部2为常温；具体地，将连续谱激光耦合进入金属-介质-金属波导的一端，在金属-介质-金属波导的另一端测量透射光谱，从而确定金属-介质-金属波导的传播特性；然后，将本发明置于待测电场空间内，同时应用加热部2加热有机共轭聚合物材料，加热持续一段时间后，冷却有机共轭聚合物材料，保持第一施力部6和第二施力部7之间的压力不变，重新测量金属-介质-金属波导的传播特性。根据前后金属-介质-金属波导传播特性的变化，确定待测电场。加热的温度大于130摄氏度，持续的时间大于30分钟，以便于有机共轭聚合物材料的微观结构充分改变。在此过程中，待测电场改变了有机共轭聚合物材料分子链的方向，不仅改变了第一贵金属部4和第二贵金属部5之间的介电环境，而且改变了第一贵金属部4和第二贵金属部5之间的距离，从而更多地改变了金属-介质-金属波导的传播特性。因此，本发明具有电场探测灵敏度高的优点。
在本发明中，第一贵金属部4和和第二贵金属部5不仅构成了金属-介质-金属波导，而且第一贵金属部4和第二贵金属部5均为热的良导体，能够更好地将热量传递到有机共轭聚合物材料内，从而更多地改变有机共轭聚合物材料中分子链的方向，从而更多地改变金属-介质-金属波导的传播特性，从而实现更高灵敏度的电场探测。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，间隙8的截面为三角形。三角形的底边为有机共轭聚合物材料部3的表面。这样一来，表面等离极化激元被限制在三角形区域内，该区域与外界隔离。因此，环境对测量结果的影响小，从而提高电场测量结果的准确性。
实施例3
在实施例1的基础上，如图3所示，在第一贵金属部4和第二贵金属部5侧面设有包覆部9，包覆部9为有机共轭聚合物材料。也就是说，包覆部9设置在第一贵金属部4和第二贵金属部5间隙8的另外一侧。包覆部9与第一贵金属部4或第二贵金属部5固定连接，包覆部9还与有机共轭聚合物材料部3固定连接。包覆部9的材料与有机共轭聚合物材料部3的材料相同。第一贵金属部4和第二贵金属部5的侧面垂直于有机共轭聚合物材料部3的表面。这样一来，当第一施力部6和第二施力部7施加压力时，能够对第一贵金属部4和第二贵金属部5施加更多的压力，从而更多地改变第一贵金属部4和第二贵金属部5之间的距离，从而更多地改变金属-介质-金属波导的传播特性，从而实现更高灵敏度的电场探测。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，其特征在于，包括基底层、加热部、有机共轭聚合物材料部、第一贵金属部、第二贵金属部、第一施力部、第二施力部，所述有机共轭聚合物材料部的材料为有机共轭聚合物材料，所述基底层的表面设有凹坑，所述加热部置于所述凹坑内，所述第一施力部和所述第二施力部置于所述基底层上所述加热部的两侧，所述有机共轭聚合物材料部置于所述第一施力部和所述第二施力部之间，所述第一施力部和所述第二施力部固定连接在所述有机共轭聚合物材料部的两端，所述第一贵金属部和所述第二贵金属部固定在所述有机共轭聚合物材料部上所述加热部的顶部，所述第一贵金属部和所述第二贵金属部之间设有间隙，所述有机共轭聚合物材料填充所述间隙。
2.如权利要求1所述的基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，其特征在于：所述有机共轭聚合物材料为聚3-己基噻吩。
3.如权利要求2所述的基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，其特征在于：所述第一贵金属部和所述第二贵金属部的高度相等。
4.如权利要求3所述的基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，其特征在于：所述间隙的截面为矩形。
5.如权利要求4所述的基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，其特征在于：所述矩形的宽度小于100纳米。
6.如权利要求3所述的基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，其特征在于：所述间隙的截面为三角形。
7.如权利要求6所述的基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，其特征在于：所述三角形的底边为所述有机共轭聚合物材料部的表面。
8.如权利要求1-7任一项所述的基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，其特征在于：在所述第一贵金属部和所述第二贵金属部侧面设有包覆部，所述包覆部为有机共轭聚合物材料。
9.如权利要求8所述的基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，其特征在于：所述第一贵金属部和所述第二贵金属部的侧面垂直于所述有机共轭聚合物材料部的表面。
10.如权利要求1-9任一项所述的基于金属-介质-金属波导的电场探测装置，其特征在于：所述第一贵金属部和所述第二贵金属部的材料为金或银。
Priority Applications (1)
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| CN202011310550.5A Withdrawn CN112526239A (zh) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 一种基于金属-介质-金属波导的电场探测装置 |
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2020
- 2020-11-20 CN CN202011310550.5A patent/CN112526239A/zh not_active Withdrawn
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