CN207318351U - 基于spr传感器的溶液浓度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的公开了一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统，包括SPR传感器、宽带光源、样品池、光纤光谱仪和计算机，所述SPR传感器安装在所述样品池中，且所述SPR传感器输入端和输出端分别安装有输入光纤和输出光纤，所述输入光纤与所述宽带光源连接，所述输出光纤与所述光纤光谱仪，所述光纤光谱仪与所述计算机通过数据线连接；其中，所述SPR传感器包括检测光纤以及设置在所述检测光纤上的不对称金属膜层，所述检测光纤包括单模光纤以及左右对称设置在所述单模光纤两端的多模光纤，两个多模光纤通过熔焊与所述单模光纤连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，具体地说是一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统。
背景技术
光学表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）是一种光学物理现象。当一束P偏振光在一定的角度范围内入射到棱镜端面，在棱镜与金属薄膜（Au或Ag）的界面将产生表面等离子波。当入射光波的传播常数与表面等离子波的传播常数相匹配时，引起金属膜内自由电子产生共振，即表面等离子共振。分析时，先在传感芯片表面固定一层生物分子识别膜，然后将待测样品流过芯片表面，若样品中有能够与芯片表面的生物分子识别膜相互作用的分子，会引起金膜表面折射率变化，最终导致SPR角变化，通过检测SPR角度变化，获得被分析物的浓度、亲和力、动力学常数和特异性等信息。
如今的SPR传感器有棱镜耦合与光纤耦合两种类型。棱镜耦合中为了产生 SPR 必须在棱镜-金属的交界面产生全反射，而光纤的传输就是基于全反射，可以用光纤代替棱镜设计光纤耦合 SPR 传感器。光纤SPR传感器的核心部分是镀有一层金属膜的光纤，镀膜处需要事先除去包层使纤芯裸露。当光在纤芯-金属界面发生全反射时，将产生倏逝波，进而发生 SPR。倏逝波的性质与传输光波长，光纤的数值孔径，金属材质有关。在光纤SPR中，光每发生一次全反射，就会产生一次SPR效应。光纤中每一次全反射的入射面都不是完全相同，所以可以不考虑S偏振光与P偏振光的区别，也就是不需要起偏器。光纤的结构特殊，以其作为载体的SPR 传感器虽灵敏度不如棱镜耦合结构，但是光纤 SPR具有微小化，远距离传输的优势。表面等离子体共振的发现使我们对液体折射率的测量有了新的方法，特别是对浑浊液体的折射率测定。而折射率又与许多物理量有着必然的联系，例如很多溶液的浓度都与其折射率有着线性的关系，由此可以借助 SPR 制作溶液浓度的传感系统。
传统的SPR传感器制作工艺中，在光纤侧面的均匀镀膜要求在进行蒸发镀膜时，光纤能够在蒸发源的上方进行匀速的转动，并且转动速度要较快，而膜层材料的蒸发速度要尽量减慢，如此才能够实现均匀地镀膜。这样对于设备的要求较高，并且在镀膜过程中要控制缓慢增加电流大小，所需时间较长，而且测量范围有限。
实用新型内容
针对上述技术的不足，本实用新型提出了一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统以及SPR传感器的制备方法。
本实用新型的 一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统，包括SPR传感器、宽带光源、样品池、光纤光谱仪和计算机，所述SPR传感器安装在所述样品池中，且所述SPR传感器输入端和输出端分别安装有输入光纤和输出光纤，所述输入光纤与所述宽带光源连接，所述输出光纤与所述光纤光谱仪，所述光纤光谱仪与所述计算机通过数据线连接；其中，所述SPR传感器包括检测光纤以及设置在所述检测光纤上的不对称金属膜层，所述检测光纤包括单模光纤以及左右对称设置在所述单模光纤两端的多模光纤，两个多模光纤通过熔焊与所述单模光纤连接。
进一步的技术方案，所述检测光纤的单模光纤和多模光纤去除涂覆层，擦净后通过熔接机熔接而成。
本实用新型的有益效果是：
由于本实用新型装置中的宽带光源产生的光经光纤耦合进入 SPR 传感器，当满足共振条件的光波将激发金属膜产生表面等离子体波（SPW），在透射光谱中形成一个共振谷，透射光谱用光纤光谱仪采集记录，在样品池中放置不同折射率测样品会导致共振谷的位置移动，通过记录系列样品的共振光谱，可以定标传感器对折射率的传感特性。由于不同浓度的液体或者溶液的折射率不同，运用该系统，可以测定溶液的浓度；
由于不对称镀膜制作时无需转动，因此，制作简单，且不对称镀膜的光纤SPR具有从0到30nm的厚度，根据SPR激发原理，在某一特定的金属膜层厚度，将激发一个共振吸收峰，当一段检测光纤中存在多个膜层厚度时将激发多个共振吸收峰，因此便拓宽了SPR传感器的测量范围。
附图说明
为了更清楚地说明实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统的结构示意图；
图2为SPR传感器中检测光纤的结构示意图；
图3为图2中检测光纤镀膜后的横截面结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1至图3所示，本实用新型装置的一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统，包括SPR传感器6、宽带光源1、样品池3、光纤光谱仪4和计算机5，所述SPR传感器6安装在所述样品池中3，且所述SPR传感器6输入端和输出端分别安装有输入光纤21和输出光纤22，所述输入光纤21与所述宽带光源1连接，所述输出光纤22与所述光纤光谱仪4，所述光纤光谱仪4与所述计算机5通过数据线连接；其中，所述SPR传感器6包括检测光纤以及设置在所述检测光纤上的不对称金属膜层63，所述检测光纤包括单模光纤62以及左右对称设置在所述单模光纤62两端的多模光纤61。
其中，所述检测光纤的单模光纤和多模光纤去除涂覆层，擦净后通过熔接机熔接而成。
本实用新型的有益效果是：由于本实用新型装置中的宽带光源产生的光经光纤耦合进入 SPR 传感器，当满足共振条件的光波将激发金属膜产生表面等离子体波（SPW），在透射光谱中形成一个共振谷，透射光谱用光纤光谱仪采集记录，在样品池中放置不同折射率测样品会导致共振谷的位置移动，通过记录系列样品的共振光谱，可以定标传感器对折射率的传感特性。由于不同浓度的液体或者溶液的折射率不同，运用该系统，可以测定溶液的浓度，由于不对称镀膜制作时无需转动，因此，制作简单，且不对称镀膜光纤SPR具有从0到30nm的厚度，根据SPR激发原理，在某一特定的金属膜层厚度，将激发一个共振吸收峰，当一段检测光纤中存在多个膜层厚度时将激发多个共振吸收峰，因此便拓宽了SPR传感器的测量范围。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统，包括SPR传感器、宽带光源、样品池、光纤光谱仪和计算机，其特征在于：所述SPR传感器安装在所述样品池中，且所述SPR传感器输入端和输出端分别安装有输入光纤和输出光纤，所述输入光纤与所述宽带光源连接，所述输出光纤与所述光纤光谱仪，所述光纤光谱仪与所述计算机通过数据线连接；其中，所述SPR传感器包括检测光纤以及设置在所述检测光纤上的不对称金属膜层，所述检测光纤包括单模光纤以及左右对称设置在所述单模光纤两端的多模光纤，两个多模光纤通过熔焊与所述单模光纤连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于SPR传感器的溶液浓度检测系统，其特征在于：所述检测光纤的单模光纤和多模光纤去除涂覆层，擦净后通过熔接机熔接而成。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN108955774A (zh) * | 2018-09-05 | 2018-12-07 | 东北大学 | 用于海水盐度和温度同时测量的反射式光纤传感器 |
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| CN112881312A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-01 | 中山大学 | 一种同时监测溶液变化和传感器固/液界面变化的检测装置 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108955774A (zh) * | 2018-09-05 | 2018-12-07 | 东北大学 | 用于海水盐度和温度同时测量的反射式光纤传感器 |
| CN110220870A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-09-10 | 东北大学 | 一种基于钛酸钡的薄膜光纤spr传感器 |
| CN111928880A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-13 | 东北大学 | 基于表面等离子体效应的马赫-曾德干涉光纤及其传感器 |
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