CN205246539U - 一种光纤拉曼增强的微流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光纤拉曼增强的微流装置，实现对分子拉曼增强光谱检测。光纤通过对应的光纤通道和密封孔嵌入在微流体系统中，激发光纤光束与微流待测液发生作用，产生极大的拉曼增强信号，与激发光纤光线方向呈钝角的接收光纤收集拉曼信号。本装置的特点是能较大限度降低荧光背景、实现待测分子的拉曼信号增强，该装置具有制作简单、操作简便、成本低等特点。

Description

一种光纤拉曼增强的微流装置

技术领域

本实用新型涉及拉曼光谱检测领域，具体涉及一种基于光纤拉曼增强的微流装置。

背景技术

表面增强拉曼散射(简称为SERS)是指在粗糙的金属(如金、银、铜)的表面或溶胶体系中，由于样品表面或近表面的电磁场的增强导致分子的拉曼散射信号较普通拉曼散射信号大大增强的现象。SERS作为一个优秀的光谱分析技术，可以提供振动光谱指纹实现免标记的无损检测，痕量分析和超灵敏测定。一般来说，传统的SERS检测液体待测分子的方法是激光聚集在待测分子和纳米粒子混合溶液中，然后接收来自溶液中待测分子的拉曼增强信号。这种操作方法在检测待测分子的浓度上有一定限制、信号可重复性较差，而且需要一定量的样品。微流体技术是指流体在微米级别的通道中对其操控的技术，通过对微流体系统所需的器件包括泵、阀、混合器、过滤器等的加工，将装置加工成一块芯片大小。利用微流技术与拉曼技术手段联用，可以在拉曼分子检测领域获得进一步的发展。

发明内容

为了实现上述目的，本实用新型的目的在于提供一种光纤拉曼增强的微流装置，实现对分子拉曼增强光谱检测。光纤通过对应的光纤通道和密封孔嵌入在微流体系统中，激发光纤光束与微流待测液发生作用，产生极大的拉曼增强信号，与激发光纤光线方向呈钝角的接收光纤收集拉曼信号。本装置的特点是能较大限度降低荧光背景、实现待测分子的拉曼信号增强，该装置具有制作简单、操作简便、成本低等特点。

本实用新型采用的技术方案是：一种激光增强拉曼的微流装置，包括光纤和透明材料制成的微流芯片，激发光纤(3)和收集光纤(4)通过相应的光纤通道(5，6)嵌入微流通道中，2根光纤光线方向所成角度为钝角，能够合理吸收散射光，两光纤通道末端分别有相应的密封孔；微流装置有对应流入流出的2个微流通道口(9，10)，微流液为待测样品和胶体核壳结构纳米粒子混合液，通过激发光纤的光辐射与激光照射加热引起纳米颗粒聚集，使拉曼信号得到极大的增强。

所述光纤嵌入微流装置通道为楔形光纤通道，便于光纤嵌入微流装置中；所用光纤为商用光纤，楔形光纤通道直径最小处比光纤包层直径大5μm，密封孔大小为0.5mm，孔深度与光纤嵌入所在平面持平，光纤通道横截面积为矩形，确保光纤端面与通道端面持平；

所述微流通道入口和出口大小为直径300μm的圆形孔洞，微流通道横截面积为200μm×250μm的矩形。

本实用新型产生的有益效果是：

(1)本装置可以有效避免直接光的干扰，利于接收散射光；通过利用光辐射与激光照射加热引起光致纳米颗粒聚集，使得激发光纤聚焦处纳米粒子聚集，使得拉曼“热点”增加，获得比常规增强拉曼测试更好的信号；

(2)通过该装置检测待测分子信号，具有所需待测样品少、无需复杂操作、装置可重复利用等优点。

附图说明

图1为光纤诱导增强拉曼的微流装置结构图；

附图中：1为硅片底层，2为PDMS层，3为激发光纤，4为收集光纤，5、6为光纤通道，7、8为光纤通道对应的密封孔，9为微流通道入口，10为微流通道出口。

具体实施方式

以下结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种激光增强拉曼的微流装置，包括由光纤和透明材料制成的微流芯片，激发光纤(3)和收集光纤(4)通过相应的光纤通道(5，6)嵌入微流通道中，2根光纤光线方向所成角度为钝角，能够合理吸收散射光，两光纤通道末端分别有相应的密封孔；微流装置有对应流入流出的2个微流通道口(9，10)，微流液为待测样品和胶体核壳结构纳米粒子混合液，通过激发光纤的光辐射与激光照射加热引起纳米颗粒聚集，使拉曼信号得到极大的增强。

制作相关的微流装置：

1)cad设计所需微流装置的结构，在硅片上通过紫外可见光刻蚀出SU-8阳模；

2)将未固化的PDMS浇注在SU-8阳模上，在80℃的温度下真空固化30分钟，然后将其与SU-8阳模剥离，对PDMS和玻璃片氧化清洁放电35秒，立即粘合PDMS和玻璃片，然后在80℃真空固化20分钟进行永久性粘接。

3)将光纤切割刀剥离光纤覆盖层，使用乙醇清洗该切割表面；在光学显微镜下，激发光纤(芯径50μm，包层直径125μm，数值孔径0.22)收集纤维(芯径100μm，包层直径125m，和0.22的数值孔径)分别插入PDMS微流芯片并固定在最佳位置。

4)密封胶滴入对应的密封孔处，并在80℃真空固化20分钟，至此一种基于光纤拉曼增强的微流装置制备好了。

所述光纤嵌入微流装置通道为楔形光纤通道，便于光纤嵌入微流装置中；所用光纤为商用光纤，楔形光纤通道直径最小处比光纤包层直径大5μm，密封孔大小为0.5mm，孔深度与光纤嵌入所在平面持平，光纤通道横截面积为矩形，确保光纤端面与通道端面持平；所述微流通道入口和出口大小为直径300μm的圆形孔洞，密封孔直接大小0.5mm的圆形孔洞，微流通道横截面积为200μm×250μm的矩形。

通过光纤耦合器将激发光纤和激光器连接，收集光纤和拉曼光谱仪连接，通过微流注射泵从微流通道入口将混合待测分子和核壳结构纳米粒子的微流液注入，打开激光器2-4分钟左右，电脑开始收集拉曼光谱仪测试到的数据。

以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何等同修改或替换等，均属于该发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种光纤拉曼增强的微流装置，包括由光纤和透明材料制成的微流芯片；激发光纤(3)和收集光纤(4)通过相应的光纤通道(5，6)嵌入微流通道中，2根光纤光线方向所成角度为钝角，能够合理吸收散射光，两光纤通道末端分别有相应的密封孔；微流装置有对应流入流出的2个微流通道口(9，10)。

2.根据权利要求1所述的一种光纤拉曼增强的微流装置，其特征在于：所述光纤嵌入微流装置通道为楔形光纤通道，便于光纤嵌入微流装置中；所用光纤为商用光纤，楔形光纤通道直径最小处比光纤包层直径大5μm，密封孔大小为0.5mm，孔深度与光纤嵌入所在平面持平，光纤通道横截面积为矩形，确保光纤端面与通道端面持平。

3.根据权利要求1所述的一种光纤拉曼增强的微流装置，其特征在于：所述微流通道入口和出口大小为直径300μm的圆形孔洞，微流通道横截面积为200μm×250μm的矩形。