CN214174155U - 太赫兹波浓度传感芯片及检测套件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种太赫兹波浓度传感芯片和检测套件。该太赫兹波浓度传感芯片包括：基底，其对太赫兹波透明；以及形成于基底上的传感结构阵列；其中，传感结构为三圈同心圆环形状的金属薄膜，传感结构阵列包括：N×M个传感结构，N≥10，M≥10。本实用新型能够极大地提升浓度检测的准确性。

Description

太赫兹波浓度传感芯片及检测套件

技术领域

本实用新型涉及电子行业检测技术领域，尤其涉及一种太赫兹波浓度传感芯片及检测套件。

背景技术

甘油在生物应用，医用护肤及工业方面有着重要应用。生物学中甘油水溶液有利于维持多肽的活性及改善蛋白质药物的包埋率，同时也作为低温保护剂用于提高细胞冷冻的存活率。但是溶液中甘油的浓度会影响其应用价值，因此对溶液中甘油浓度的准确检测显得尤为重要。

在实现本实用新型的过程中，申请人发现传统技术在检测甘油溶液中甘油浓度时检测精度较低。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型以期至少部分地解决以上技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

为了实现如上目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种太赫兹波浓度传感芯片。该太赫兹波浓度传感芯片包括：基底，其对太赫兹波透明；以及形成于基底上的传感结构阵列；其中，传感结构为三圈同心圆环形状的金属薄膜，传感结构阵列包括：N×M个传感结构，N≥10，M≥10。

在本实用新型的一些实施例中，基底上传感结构阵列的外围形成有阻挡槽，阻挡槽的深度介于1mm～1.5mm之间。

在本实用新型的一些实施例中，阻挡槽为：在形成传感结构阵列后，在基底上通过光刻工艺在传感结构阵列外围制备的聚酰亚胺材料的阻挡槽。

在本实用新型的一些实施例中，传感结构阵列中：N＝M；传感结构在基底上均匀布置，相邻传感结构在横向和纵向的间距介于5μm～20μm之间；对于单个传感结构，三圈同心圆环的线宽介于2.5μm～3.5μm之间，环间距介于2.5μm～3.5μm之间，外环外半径小于30μm。

在本实用新型的一些实施例中，传感结构阵列中：相邻传感结构在横、纵向的间距为10μm；对于单个传感结构，三圈同心圆环的线宽为3μm，环间距为3μm。

在本实用新型的一些实施例中，三圈同心圆环中：外环的外半径R₁和内半径R₂分别为：R₁＝25.5μm，R₂＝22.5μm；中环的外半径R₃和内半径R₄分别为：R₃＝19.5μm，R₄＝16.5μm；内环的外半径R₅和内半径R₆分别为：R₅＝13.5μm，R₆＝10.5μm。

在本实用新型的一些实施例中，金属薄膜包括：过渡粘合金属薄膜层，形成于基底上；功能金属薄膜，形成于过渡粘合金属薄膜层上。

在本实用新型的一些实施例中，过渡粘合金属薄膜层的材料为铬或钛，其厚度介于5nm～100nm之间。

在本实用新型的一些实施例中，功能金属薄膜的材料为金、银或铜，其厚度介于100nm～300nm之间。

在本实用新型的一些实施例中，基底为硅基底。

根据本实用新型另一个方面，还提供了一种太赫兹波浓度检测套件。该太赫兹波浓度检测套件包括：如上的太赫兹波浓度传感芯片；以及与太赫兹波浓度传感芯片配套使用的单独的NC浸润膜片，其中，NC浸润膜片为硝酸纤维素膜。

(三)有益效果

从上述技术方案可知，本实用新型至少具有以下有益效果其中之一：

(1)采用同心的三圈同心圆环来构造太赫兹波传感芯片。无结构破缺圆环的极对称结构没有类似方形环、结构破缺圆环等结构所带来的各向异性，能够有效避免由于摆放位置、方向等因素对检测结果的影响；其次，三圈同心圆环在浓度检测当中会产生三个谐振谷，利用品质因子较高的第一个和第二个谐振谷进行浓度检测，可以极大地提升浓度检测的准确性。

(2)在太赫兹波传感芯片中，基底上形成有阻挡槽，阻挡槽的平面形状、尺寸与NC浸润膜片的平面形状、尺寸相同，厚度等于或略大于NC浸润膜片的厚度，传感结构阵列位于阻挡槽的槽底，从而充分浸润溶液样品的NC浸润膜片可以放置于阻挡槽内进行检测，避免了NC浸润膜片中的溶液样品流失而影响检测精度；此外，还可以避免从NC浸润膜片中溢出的溶液样品污染太赫兹时域光谱系统。

(3)阻挡槽为聚酰亚胺材料，其为在形成传感结构阵列之后通过光刻工艺形成，工艺简单，成本低。

(4)在太赫兹波传感芯片中，三圈同心圆环采用线宽介于2.5μm～3.5μm之间的金属线条，环间距介于1.5μm～3.5μm之间，线宽和环间距的尺寸选择使得谐振谷拥有最尖锐的线形，便于确定谐振谷的位置，提高浓度检测的准确性。

(5)在检测套件中采用单独NC浸润膜片，在测试过程中，将单独NC浸润膜片充分浸润后平铺于传感芯片上方，能够避免传统检测方法中样品池溶液中溶剂对太赫兹波的大量吸收，提升了浓度检测的准确性。同时，能够保证有足够的溶液样品被检测，避免了由于NC浸润膜片浸润不足或溶液样品中途流失而造成的检测误差。

附图说明

图1为本实用新型太赫兹波浓度传感芯片第一实施例的立体示意图。

图1A为图1所示太赫兹波浓度传感芯片局部的放大图。

图2A为图1所示太赫兹波浓度传感芯片中传感结构阵列局部3×3个传感结构的示意图。

图2B为图1所示太赫兹波浓度传感芯片中传感结构阵列中单个传感结构的示意图。

图3为图1所示太赫兹波浓度传感芯片的太赫兹波透过率谱线图。

图4A、图4B、图4C分别为图3中dip1、dip2、dip3三个谐振谷处的表面电流及电场分布图。

图5为在图1所示太赫兹波浓度传感芯片制备过程中传感结构阵列的传感结构的剖面图。

图6为本实用新型太赫兹波浓度检测套件第一实施例的立体示意图。

图6A为图6所示太赫兹波浓度检测套件局部的放大图。

图7为传感器贴合了浸有不同浓度的甘油水液体的NC浸润膜片的传输透过曲线。

图8为本实用新型太赫兹波浓度传感芯片第二实施例的结构示意图。

图8A为图8所示太赫兹波浓度传感芯片局部的放大图。

图9为本实用新型太赫兹波浓度检测套件第二实施例的结构示意图。

图9A为图9所示太赫兹波浓度检测套件局部的放大图。

具体实施方式

本实用新型中，采用同心的三圈同心圆环来构造太赫兹波传感芯片，并辅以单独NC浸润膜片，以从多个角度结合解决甘油溶液中甘油浓度检测准确率低的问题。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

一、太赫兹波浓度传感芯片第一实施例

在本实用新型的第一个示例性实施例中，提供了一种太赫兹波浓度传感芯片，其采用三圈同心圆环结构，提升了甘油溶液中甘油浓度检测精度。

图1为本实用新型太赫兹波浓度传感芯片第一实施例的立体示意图。图1A为图1所示太赫兹波浓度传感芯片局部的放大图。请参照图1和图1A，本实施例太赫兹波浓度传感芯片包括：基底，其对太赫兹波透明；形成于基底上的传感结构阵列，其中的传感结构为三圈同心圆环形状的金属薄膜，传感结构阵列包括N×M个传感结构，N≥10，M≥10。

以下分别对本实施例太赫兹波浓度传感芯片的各个组成部分进行详细描述。

本实施例中，基底为500μm厚的硅基底，其对可见光不透明，但对太赫兹波透明。硅基底具有工艺成熟，成本低廉，透明度好，承载的NC浸润膜片中的溶液样品不容易流失、渗透等诸多优点。当然，也可以采用其他材料和厚度的基底，例如聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)基底。

在硅基底上形成有传感结构阵列。本实施例中，该传感结构阵列包括100×100个传感结构。这些传感结构均匀分布于基底上。在图1中，传感结构较小而看不清楚，只能看到太赫兹波浓度传感芯片的整体。图1A展示出了传感结构阵列中的3×3个的传感结构。

在本实用新型的其他实施例中，传感结构阵列可以包括N×M个传感结构，N≥10，M≥10，N和M可以相同，也可以不同。优选地，为了尽可能降低检测的各向异性，横向和纵向的传感结构数目相同，即N＝M。此外，优选地，为了保证检测信号强度，传感结构阵列所覆盖的面积应当等于或大于太赫兹时域光谱系统中太赫兹波的覆盖面积。

在厚度方向上，传感结构包括：形成于基底上，厚度为20nm的铬薄膜；形成于铬薄膜上，厚度为200nm的金薄膜。其中，铬薄膜的作用主要是保证金薄膜在基底上的附着度。本领域技术人员应当清楚，铬薄膜也可以用其他能够提供高粘合性的粘合金属材料来代替，例如钛等；金薄膜也可以用其他类似的金属材料来代替，例如：银、铜等。此外，铬薄膜和金薄膜的厚度也可以根据需要进行调整，优选地，铬薄膜的厚度介于5nm～100nm之间。金薄膜的厚度介于100nm～300nm之间。

图2A为图1所示太赫兹波浓度传感芯片中传感结构阵列局部3×3个传感结构的示意图。如图2A所示，传感结构阵列中，横向相邻两个传感结构的距离X为10μm，纵向上相邻两个传感结构的距离Y同样为10μm。

图2B为图1所示太赫兹波浓度传感芯片中传感结构阵列中单个传感结构的示意图。如图2B所示，传感结构为三圈同心圆环形状的金属薄膜。其中，外环的外半径R₁和内半径R₂分别为：R₁＝25.5μm，R₂＝22.5μm。中环的外半径R₃和内半径R₄分别为：R₃＝19.5μm，R₄＝16.5μm。内环的外半径R₅和内半径R₆分别为：R₅＝13.5μm，R₆＝10.5μm。其中，金属圆环的线宽w为：w＝3μm；环间距d为：d＝3μm。

图3为图1所示太赫兹波浓度传感芯片的太赫兹波透过率谱线图。其中，横坐标为频率(Frequency)，单位为太赫兹(THz)；纵坐标为透过率(Transmission)。如图3所示，在透过率谱线中频率自低向高具有三个谐振谷-dip1、dip2、dip3。图4A、图4B、图4C分别为图3中dip1、dip2、dip3三个谐振谷处的表面电流及电场分布图。

请参照图3，在三个谐振谷中，dip1、dip2两个谐振谷较为尖锐，容易确定谷底频率，品质因子较高；而谐振谷dip3较为平缓，其谷底频率不容易确定，品质因子较差。

图4A、图4B和图4C中，左图电流中的箭头方向都是同向运动，说明三个谐振谷都是偶极谐振。右侧的电场图中，颜色深色区域表明电场主要的局域区域，可以看出不同谐振谷受到不同环间的耦合影响。谐振谷dip1电场主要分布在外环和中环，说明谐振谷dip1主要受到外环和中环的相互作用影响。谐振谷dip2的电场主要分布在中环和内环，说明谐振谷dip2主要受中环和内环的相互作用影响。谐振谷dip3的电场主要分布在内环，说明其主要是内环对太赫兹波的响应。

关于本实施例中的传感结构，有以下三点需要特别说明：

(1)采用无结构破缺的圆环来构造传感结构

不同于方形环或者结构破缺圆环构造的传感结构，本实用新型采用极对称结构的圆环来构造传感结构。这种极对称结构没有类似方形环、结构破缺圆环等结构所带来的各向异性，能够有效避免由于摆放位置、方向等因素对检测结果的影响，提高检测精度。

(2)采用三圈同心圆环的传感结构

对于采用两圈同心圆环的传感结构，其透过率谱线图只有两个谐振谷，并且高频率的谐振谷较为平缓，很难确定谷底频率，品质因子较差，进而导致溶液浓度的检测精度较差。采用四圈、五圈或者更多圈圆环的传感结构，谐振将更加复杂，对检测精度带来负面影响。

本实用新型独创性的采用三圈同心圆环的传感结构，其太赫兹波透过率谱线图如图3所示，具有两个锐利的谐振谷来确定谷底频率，利用该两个锐利的谐振谷作为主要的检测指标；另一个平缓的谐振谷作为辅助检测指标，可以大幅度提升溶液浓度的检测精度。

(3)除了本实施例的太赫兹波浓度传感芯片之外，实用新型人还模拟仿真了包括如下尺寸传感结构的太赫兹波浓度传感芯片的透过谱：

①线宽为2.5μm，环间距为2.5μm的传感结构，相邻传感结构在横向和纵向的距离为5μm；

②线宽为2.5μm，环间距为3.5μm的传感结构，相邻传感结构在横向和纵向的距离为5μm；

③线宽为3μm，环间距为2.5μm的传感结构，相邻传感结构在横向和纵向的距离为10μm；

④线宽为3.5μm，环间距为2.5μm的传感结构，相邻传感结构在横向和纵向的距离为10μm；

⑤线宽为3.5μm，环间距为3.5μm的传感结构，相邻传感结构在横向和纵向的距离为15μm。

结果证明，包含这些尺寸传感结构的太赫兹波浓度传感芯片也能取得与本实施例太赫兹波浓度传感芯片类似的效果。但是相比较而言，本实施例包含线宽为3μm，环间距为3μm的传感结构，相邻传感结构的横向、纵向距离为10μm的太赫兹波浓度传感芯片谐振谷拥有最尖锐的线形，谐振谷位置更准确，浓度检测的准确性更高。

以下介绍本实施例太赫兹波浓度传感芯片的制备方法。图5为在图1所示太赫兹波浓度传感芯片制备过程中传感结构阵列的传感结构的剖面图。请参照图5，本实施例太赫兹波浓度传感芯片的制备方法包括：

步骤A，清洗硅基底；

具体地，在本实施例中，选用的硅基底为4寸的高阻硅，其电阻率大于1×10⁴Ω。在本步骤中，分别用丙酮、酒精和去离子水超声清洗基底。清洗后的硅基底的剖面如图5中(A)所示。

步骤B，在硅基底上均匀涂覆光刻胶AZ1500并烘干；

具体地，在本步骤中，采用旋转涂法在基底上甩光刻胶AZ1500，在旋涂过程中，首先低速600转/分，时间20秒；而后高速4000转/分，时间60秒；最后于80℃烘烤30分钟以烘干光刻胶。烘干后中间产品的剖面如图5中(B)所示。

步骤C，对涂覆光刻胶AZ1500的中间结构进行曝光和定影，形成所需结构；

具体地，在本步骤中，使用多个周期的如图1A所示传感结构的掩膜版和甩好胶的基底装入光刻机中，调整基底位置使其与绘有所需结构的掩膜版对齐，对基底进行紫外曝光10s，正胶显影液22s，再80℃烘20分钟。而后利用去离子水对曝光后的中间结构进行定影，从而得到所需结构暴露而其他部分仍被光刻胶覆盖的中间结构。

曝光定影后中间产品的剖面如图5中(C)所示。

步骤D，利用真空蒸镀法在所述光刻胶AZ1500上形成金属薄膜；

具体地，由于金的黏附性差，容易脱落，因此先蒸发一层厚度为20nm的铬薄膜，再蒸发一层厚度为200nm的金薄膜；

步骤E，使用有机溶剂清洗形成金属薄膜之后中间结构，所需结构位置的金属薄膜保留；所需结构之外位置的金属薄膜随着下方光刻胶被清洗而一并脱落，从而在硅基底上所需结构的金属薄膜构成传感结构阵列。

具体地，将蒸发金属后的硅基底浸泡在丙酮中清洗掉残留有光刻胶AZ1500的部分，其上金属薄膜随光刻胶AZ1500一同剥离，仅留下所需金属薄膜结构；再80℃烘烤固化20分钟。

得到的太赫兹波浓度传感芯片中传感结构阵列中传感结构的剖面如图5中(D)所示。

经过以上步骤，就可以得到本实施例太赫兹波浓度传感芯片，大小为10mm×10mm。

至此，本实施例太赫兹波浓度传感芯片介绍完毕。

二、太赫兹波浓度检测套件第一实施例

本实施例在如上实施例的太赫兹波浓度传感芯片的基础上，增加了单独的硝酸纤维素(NitroCellulose filter membrane，简称NC)浸润膜片，以提升了浓度检测的准确性。

图6为本实用新型太赫兹波浓度检测套件第一实施例的立体示意图。图6A为图6所示太赫兹波浓度检测套件局部的放大图。如图6和图6A所示，本实施例检测套件包括：太赫兹波浓度传感芯片第一实施例给出的太赫兹波浓度传感芯片，如图中下半部分所示；以及与太赫兹波浓度传感芯片配套使用的单独NC浸润膜片，如图中上半部分所示。NC浸润膜片能够直接覆盖传感结构阵列的区域。

如图6所示，NC浸润膜片的形状尺寸与传感芯片的形状尺寸相同，同为10mm×10mm的正方形。由于同为正方形状的平面且尺寸相同，因此可以很容易地将NC浸润膜片对准在传感芯片上。

本实施例中，通过用NC浸润膜片固定待测液体，而后将NC浸润膜片将待测液体和太赫兹波浓度传感芯片直接贴合，放入太赫兹时域系统中检测，与传统技术中在传感芯片上方设置样品池，在样品池内注入溶液样品的检测方式相比，可以有效避免溶液样品中溶剂对太赫兹波大量吸收而导致的检测误差，而且还避免了样品池的复杂加工。

此外，相比于样品架结构，将单独NC浸润膜片充分浸润溶液样品后直接平铺于传感芯片上方，能够保证有足够的溶液样品被检测，避免了由于NC浸润膜片浸润溶液样品不足或溶液样品中途流失而造成的检测误差，还能够有效地降低检测难度。

以下给出采用本实施例太赫兹波浓度检测套件对甘油溶液中甘油浓度检测可行性实验，实验步骤如下：

(1)配制溶液

在玻璃量杯中按照甘油和水体积比为5:1，2:1，1:1，1:2和1:3分别配制5个不同浓度的液体样品并且搅拌均匀，使甘油完全溶于水，得到5个不同浓度的待测液体样品。

(2)检测前处理

取5块相同尺寸，尺寸为10mm×10mm的NC浸润膜片，分别完全浸入上述5份液体样品中，等待10分钟，待NC浸润膜片完全吸收液体样品后，将NC浸润膜片取出和太赫兹波浓度传感芯片贴合，放入太赫兹时域光谱系统(Terahertz Time Domain Spectroscopy，简称THz-TDS)中检测，得到不同浓度甘油水溶液NC浸润膜片覆盖着的太赫兹传感器的透射光谱。

(3)实验结果及讨论

图7为传感器贴合了浸有不同浓度的甘油水液体的NC浸润膜片的传输透过曲线。图7中，横坐标为频率(Frequency)，单位为太赫兹(THz)；纵坐标为透过率(Transmission)。

图7所示的结果表明：随着甘油溶液中甘油浓度的变化，谱线中谐振谷和谐振峰均显示出明显的频率移动和透过率变化，通过统计学进行计算，利用低频率的两个谐振谷可以回归预测甘油溶液中甘油的浓度。从而表明本实施例所给出的太赫兹波浓度检测套件可用于甘油溶液中甘油浓度检测当中。

需要说明的是，虽然本实施例以对甘油溶液中甘油浓度检测为例进行说明，但本领域技术人员应当清楚，由于NC浸润膜片对蛋白质及液体都有着很好的转移特性，因此，本实施例太赫兹波浓度检测套件同样能够应用于其他溶液的浓度检测当中。

三、太赫兹波浓度传感芯片第二实施例

本实施例在太赫兹波浓度传感芯片第一实施例的基础上，在传感结构阵列的外围制备了阻挡槽，以容纳浸润液体后的NC浸润膜片，以达到提高检测精度和避免系统污染的目的。

图8为本实用新型太赫兹波浓度传感芯片第二实施例的结构示意图。图8A为图8所示太赫兹波浓度传感芯片局部的放大图。如图8和图8A所示，本实施例中，在传感结构阵列的外围，形成有一圈长方体所围成的聚酰亚胺材料的阻挡槽，在水平方向，阻挡槽围成的形状、尺寸与NC浸润膜片的形状、尺寸相同。在高度方向，NC浸润膜片在浸润溶液样品后的厚度约为1mm，阻挡槽的深度为1.5mm，从而保证NC浸润膜片在置入阻挡槽内之后，具有相对稳定、可靠的环境，溶液样品不会流失，从而保证了浓度检测的准确性。此外，还可以防止自NC浸润膜片中溢出溶液样品污染太赫兹时域光谱系统。

本领域技术人员应当理解，在本实用新型其他实施例中，阻挡槽的形状与NC浸润膜片的形状相对应，可以方形，也可以为圆形，或是其他合适的形状。此外，关于阻挡槽的深度，其应当等于或者略大于NC浸润膜片在浸润溶液样品后的厚度。而如果阻挡槽太深，会给太赫兹时域光谱系统的检测造成困难，而且还会影响到透过率信号的强度。

综合上述考虑，阻挡槽的深度满足：

0≤D-d≤0.5mm；

其中，D为所述阻挡槽的深度，d为所述NC浸润膜片的厚度。优选地，阻挡槽的深度介于1mm～1.5mm之间。

本实施例中，阻挡槽为采用聚酰亚胺材料通过光刻工艺形成，其具有工艺简单可控，成本低等优势。阻挡槽制作的具体步骤如下：

(1)清洗浓度传感芯片

该浓度传感芯片上面已经形成了传感结构阵列。

(2)甩两层光刻胶

在浓度传感芯片上，依次甩两层光刻胶LOR与AZ601，先分两次甩下层光刻胶LOR，第一次转速为每分钟600转，时间为6秒，第二次转速为每分钟4000转，时间为45秒，烘烤温度150℃，时间为5分钟。再分两次甩上层光刻胶AZ601，第一次转速为每分钟600转，时间为6秒，第二次转速为每分钟4000转，时间为45秒，烘烤温度为90℃，时间为90秒。

(3)紫外曝光与显影

在光刻机上放置涂好光刻胶的中间结构和阻挡槽相应掩模板并对准，掩膜板结构为阻挡槽尺寸结构。曝光时间为24秒，曝光完以后接着用正胶显影液进行显影，显影时间为15秒，然后进行后烘，烘烤温度为110℃，时间为90秒。

(4)甩1.5mm厚的聚酰亚胺

然后在如上形成的中间结构上分两次甩粘度为3600(厘泊)聚酰亚胺溶液，第一次甩转速为每分钟600转，时间为6秒，第二次甩转速为每分钟2800转，时间为60秒，单层烘烤条件为：温度120℃，时间1小时，温度200℃，时间1小时，第二层烘好之后，再用230℃烘3小时以定形。

(5)剥离

将涂有聚酰亚胺的样品浸泡在丙酮溶液中进行剥离去除剩下的光刻胶AZ601，浸泡时间10分钟左右即可。然后超声振动10秒左右，接着用正胶显影液去除剩余的LOR光刻胶，然后用去离子水清洗，最后进行烘烤，温度为90℃，时间为10分钟。

经过以上步骤，就可以得到带有阻挡槽的浓度传感芯片。

此外，本领域技术人员应当清楚，除了采用聚酰亚胺材料制备阻挡槽之外，还可以采用对硅基底进行蚀刻来形成阻挡槽。

四、太赫兹波浓度检测套件第二实施例

本实施例太赫兹波浓度检测套件第一实施例的基础上，采用太赫兹波浓度传感芯片第二实施例，从而达到提高检测精度和避免系统污染的目的。图9为本实用新型太赫兹波浓度检测套件第二实施例的结构示意图。图9A为图9所示太赫兹波浓度检测套件局部的放大图。如图9和图9A所示，本实施例中，本实施例检测套件包括：太赫兹波浓度传感芯片第二实施例所给出的太赫兹波浓度传感芯片，如图中下半部分所示；以及与太赫兹波浓度传感芯片配套使用的单独NC浸润膜片，如图中上半部分所示，其为太赫兹波浓度检测套件第一实施例中相同的NC浸润膜片。

关于本实施例中的太赫兹波浓度传感芯片，可参照太赫兹波浓度传感芯片第二实施例的相关说明，此处不再重述。关于本实施例中的单独NC浸润膜片，可参照太赫兹波浓度检测套件第一实施例第的相关说明，此处不再重述。

至此，已经结合附图对本实用新型的四个实施例进行了详细描述。

需要说明的是，对于某些实现方式，如果其并非本实用新型的关键内容，且为所属技术领域中普通技术人员所熟知，则在附图或说明书正文中并未对其进行详细说明，此时可参照相关现有技术进行理解。

应当理解的是，提供这些实施例的目的仅是使得本实用新型满足法律要求，而本实用新型可以用许多不同形式实现，而不应被解释为限于如上的实施例。

此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)三圈同心圆环形状中各个圆环的尺寸可以做细微调整；

(2)传感结构阵列中各传感结构的间距可以根据需要进行设置；

(3)传感结构中，金薄膜和铬薄膜的厚度可以细微调整。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本实用新型太赫兹波浓度检测套件有了清楚地认识。

综上所述，本实用新型提供一种无结构破缺的三圈圆环来构造太赫兹波传感芯片，同时采用单独的NC浸润膜片，可以有效减小由于摆放位置、方向等因素对检测结果的影响，提高检测精度。此外，在传感芯片上设置容置NC浸润膜片的阻挡槽，一方面避免了溶液中大量的溶剂对太赫兹波的吸收，另一方面还能避免浸润在NC浸润膜片中的样品溶液溢出而对太赫兹时域光谱系统造成污染，实用性更强。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本实用新型的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本实用新型实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

除非明确指明为相反之意，本实用新型的说明书及权利要求中的数值参数可以是近似值，能够根据通过本实用新型的内容改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如阿拉伯数字、字母等，以修饰相应的元件或步骤，其本意仅用来使具有某命名的一元件(或步骤)得以和另一具有相同命名的元件(或步骤)能做出清楚区分，并不意味着该元件(或步骤)有任何的序数，也不代表某一元件(或步骤)与另一元件(或步骤)的顺序。

此外，上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太赫兹波浓度传感芯片，其特征在于，包括：

基底，其对太赫兹波透明；以及

形成于所述基底上的传感结构阵列；其中，传感结构为三圈同心圆环形状的金属薄膜，所述传感结构阵列包括：N×M个传感结构，N≥10，M≥10。

2.根据权利要求1所述的太赫兹波浓度传感芯片，其特征在于，所述基底上传感结构阵列的外围形成有阻挡槽，所述阻挡槽的深度介于1mm～1.5mm之间。

3.根据权利要求2所述的太赫兹波浓度传感芯片，其特征在于，所述阻挡槽为：在形成所述传感结构阵列后，在基底上通过光刻工艺在传感结构阵列外围制备的聚酰亚胺材料的阻挡槽。

4.根据权利要求1所述的太赫兹波浓度传感芯片，其特征在于，所述传感结构阵列中：

N＝M；

传感结构在基底上均匀布置，相邻传感结构在横向和纵向的间距介于5μm～20μm之间；

对于单个传感结构，三圈同心圆环的线宽介于2.5μm～3.5μm之间，环间距介于2.5μm～3.5μm之间，外环外半径小于30μm。

5.根据权利要求4所述的太赫兹波浓度传感芯片，其特征在于，所述传感结构阵列中：

相邻传感结构在横、纵向的间距为10μm；

对于单个传感结构，三圈同心圆环的线宽为3μm，环间距为3μm。

6.根据权利要求5所述的太赫兹波浓度传感芯片，其特征在于，所述三圈同心圆环中：

外环的外半径R₁和内半径R₂分别为：R₁＝25.5μm，R₂＝22.5μm；

中环的外半径R₃和内半径R₄分别为：R₃＝19.5μm，R₄＝16.5μm；

内环的外半径R₅和内半径R₆分别为：R₅＝13.5μm，R₆＝10.5μm。

7.根据权利要求1所述的太赫兹波浓度传感芯片，其特征在于，所述金属薄膜包括：

过渡粘合金属薄膜层，形成于所述基底上；

功能金属薄膜，形成于所述过渡粘合金属薄膜层上。

8.根据权利要求7所述的太赫兹波浓度传感芯片，其特征在于：

所述过渡粘合金属薄膜层的材料为铬或钛，其厚度介于5nm～100nm之间；和/或

所述功能金属薄膜的材料为金、银或铜，其厚度介于100nm～300nm之间。

9.根据权利要求1所述的太赫兹波浓度传感芯片，其特征在于，所述基底为硅基底。

10.一种太赫兹波浓度检测套件，其特征在于，包括：

如权利要求1至8中任一项所述的太赫兹波浓度传感芯片；以及

与所述太赫兹波浓度传感芯片配套使用的单独的NC浸润膜片，其中，所述NC浸润膜片为硝酸纤维素膜。

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