CN219104730U - 基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置 - Google Patents
基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219104730U CN219104730U CN202123363930.8U CN202123363930U CN219104730U CN 219104730 U CN219104730 U CN 219104730U CN 202123363930 U CN202123363930 U CN 202123363930U CN 219104730 U CN219104730 U CN 219104730U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- terahertz
- sensing device
- quasi
- metamaterial
- shaped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，该装置包括太赫兹发射器、传感装置、装载结构、太赫兹探测器和后处理系统，传感装置由硅基底和设于其上的类回字型太赫兹超材料组成，传感装置安装于装载结构上并与其形成用于装载待测液体样品的样品池，太赫兹发射器、太赫兹探测器分别设于传感装置的上、下侧，太赫兹探测器与后处理系统连接。该装置性能稳定，传感灵敏度高，能够支持水等极性液体的太赫兹传感检测。
Description
技术领域
本实用新型属于太赫兹液体传感技术领域，具体涉及一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置。
背景技术
超材料作为一种人工工程材料，其具有的独特的电磁特性赋予了太赫兹波有望成为新一代生物分子检测技术，超材料支持局域表面等离子体共振的产生，实现了对太赫兹电磁场在频率，空间上的约束，从而产生显著的电场增强效应。这一特性可以实现太赫兹波与样品之间的强相互作用，摆脱了生物大分子截面与太赫兹波长不匹配的局限性，从而使得能够对微量样品进行定性或定量的传感检测。因此，太赫兹超材料传感器所具有的无标记、无损、高效、高灵敏度的优异特性，使得其在生物化学检测领域具有极大的应用前景。
现有的太赫兹超材料传感器大多基于结构设计的改变而产生发散的电场分布，这将无法使激发的电场利用最大化，因此传感器的灵敏度通常比较受限。其次，由于水对太赫兹波能量的极大吸收将严重限制太赫兹传感器在液体检测时的应用，目前常用的方式是对样品进行脱水干燥处理，这个过程将使检测变得繁琐且复杂。因此，如何研制出具有高灵敏度的太赫兹超材料传感器同时能够对液体进行传感检测，成为太赫兹传感技术向前发展的关键难题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，该装置性能稳定，传感灵敏度高，能够支持水等极性液体的太赫兹传感检测。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，包括太赫兹发射器、传感装置、装载结构、太赫兹探测器和后处理系统，所述传感装置由硅基底和设于其上的类回字型太赫兹超材料组成，所述传感装置安装于装载结构上并与其形成用于装载待测液体样品的样品池，所述太赫兹发射器、太赫兹探测器分别设于传感装置的上、下侧，以发射、接收太赫兹信号，所述太赫兹探测器与后处理系统连接。
进一步地，该装置配设有两种传感装置，一种由硅基底和有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成，另一种由硅基底和没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成。
进一步地，所述类回字型太赫兹超材料由外部的口字型封闭方环和内部的凵字型分裂环组成。
进一步地，所述类回字型太赫兹超材料中超材料单元周期为60 μm，外部的口字型封闭方环边长为50 μm，内部的凵字型分裂环边长为32 μm，结构的金属线宽都为3 μm，有刻蚀沟槽的槽深为15 μm。
进一步地，所述类回字型太赫兹超材料是作为装载待测液体样品和激发局域表面等离子体共振的载体；以铝为靶材料，利用磁控溅射镀膜技术在硅基底上镀上一层铝膜，而后利用光刻和IBE离子束刻蚀技术加工形成所述没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料；在此基础上，再通过深硅刻蚀技术加工形成所述有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料。
进一步地，所述装载结构由左、右支架和盖板组成，所述左、右支架夹设于传感装置左、右两侧，以支撑传感装置并形成用于装载待测液体样品的样品池，所述盖板下部具有凸出的平面，所述盖板盖设于传感装置上侧，以将传感装置与盖板之间的待测液体样品上表面压平。
进一步地，所述装载结构由基于4-甲基戊烯的聚合物TPX制成。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：提供了一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，该装置以类回字型太赫兹超材料为载体，通过对结构内部进行刻蚀沟槽增强了电场，提高了太赫兹波与待测样品间的相互作用，增强了对液体的传感，大幅提高了灵敏度。同时，采用样品池集成式太赫兹超材料来装载待测样品，利用超材料局域表面等离子体共振的介电敏感性来实现对液体样品的传感检测，极大程度的缓解了极性液体对太赫兹波的强吸收，实现对液体样品的有效传感检测。
附图说明
图1是本实用新型实施例的装置结构原理图；
图2是本实用新型实施例中包括没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料的传感装置的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中包括有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料的传感装置的结构示意图。
图中：1-太赫兹发射器；2-入射太赫兹脉冲；3-盖板；4-支架；5-待测液体样品；6-类回字型太赫兹超材料；601-口字型封闭方环；602-凵字型分裂环；603-沟槽；7-硅基底；8-透射太赫兹脉冲；9-太赫兹探测器；10-后处理系统。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，本实施例提供了一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，包括太赫兹发射器1、传感装置、装载结构、太赫兹探测器9和后处理系统10，所述传感装置由硅基底7和设于其上的类回字型太赫兹超材料6组成，所述传感装置安装于装载结构上并与其形成用于装载待测液体样品5的样品池，所述太赫兹发射器、太赫兹探测器分别设于传感装置的上、下侧，以发射、接收太赫兹信号，所述太赫兹探测器与后处理系统连接，以对太赫兹信号进行处理和显示。
如图2、3所示，在本实施例中，该装置配设有两种传感装置，一种由硅基底和有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成，另一种由硅基底和没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成。
在本实施例中，所述类回字型太赫兹超材料由外部的口字型封闭方环601和内部的凵字型分裂环602组成，其中超材料单元周期为60 μm，外部的口字型封闭方环边长为50μm，内部的凵字型分裂环边长为32 μm，结构的金属线宽都为3 μm，有刻蚀沟槽603的槽深为15 μm。
在本实施例中，所述类回字型太赫兹超材料是作为装载待测液体样品和激发局域表面等离子体共振的载体；以铝为靶材料，利用磁控溅射镀膜技术在硅基底上镀上一层厚度为200 nm的铝膜，而后利用光刻和IBE离子束刻蚀技术加工形成所述没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料；在此基础上，再通过深硅刻蚀技术加工形成所述有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料。
在本实施例中，所述装载结构由左、右支架4和盖板3组成，所述左、右支架4夹设于传感装置左、右两侧，以支撑传感装置并与其形成用于装载待测液体样品的样品池，所述盖板3下部具有凸出的平面，所述盖板3盖设于传感装置上侧，以将传感装置与盖板之间的待测液体样品上表面压平。所述装载结构由基于4-甲基戊烯的聚合物TPX制成。
进行液体样品传感检测时，以类回字型太赫兹超材料6为载体，集成在盖板3和支架4组成的传感装置装载结构中。而后将其固定在待启动的太赫兹发射器1与太赫兹探测器9之间，而后启动太赫兹发射器1与太赫兹探测器9，发射入射太赫兹脉冲2，采用透射的方式让太赫兹波在类回字型太赫兹超材料6表面上进行反应，而后通过硅基底7射出，最后将探测到的透射太赫兹脉冲8样品信号传输到太赫兹信号后处理系统10中，得到样品信号1，而后将待测液体样品5装载在样品池集成式类回字型太赫兹超材料表面上，重复上述过程，得到样品信号2，最后计算出超材料的灵敏度。上述过程分别对没有刻蚀沟槽和有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料进行。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，其特征在于，包括太赫兹发射器、传感装置、装载结构、太赫兹探测器和后处理系统，所述传感装置由硅基底和设于其上的类回字型太赫兹超材料组成，所述传感装置安装于装载结构上并与其形成用于装载待测液体样品的样品池，所述太赫兹发射器、太赫兹探测器分别设于传感装置的上、下侧，以发射、接收太赫兹信号，所述太赫兹探测器与后处理系统连接。
2.根据权利要求1所述的基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，其特征在于，该装置配设有两种传感装置，一种由硅基底和有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成，另一种由硅基底和没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成。
3.根据权利要求2所述的基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，其特征在于，所述类回字型太赫兹超材料由外部的口字型封闭方环和内部的凵字型分裂环组成。
4.根据权利要求3所述的基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，其特征在于，所述类回字型太赫兹超材料中超材料单元周期为60 μm，外部的口字型封闭方环边长为50 μm，内部的凵字型分裂环边长为32 μm，结构的金属线宽都为3 μm，有刻蚀沟槽的槽深为15 μm。
5.根据权利要求1所述的基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，其特征在于，所述装载结构由左、右支架和盖板组成，所述左、右支架夹设于传感装置左、右两侧，以支撑传感装置并形成用于装载待测液体样品的样品池，所述盖板下部具有凸出的平面，所述盖板盖设于传感装置上侧，以将传感装置与盖板之间的待测液体样品上表面压平。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202123363930.8U CN219104730U (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202123363930.8U CN219104730U (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219104730U true CN219104730U (zh) | 2023-05-30 |
Family
ID=86465961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202123363930.8U Active CN219104730U (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219104730U (zh) |
-
2021
- 2021-12-29 CN CN202123363930.8U patent/CN219104730U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shih et al. | Nanofluidic terahertz metasensor for sensing in aqueous environment | |
| CN112082968B (zh) | 一种太赫兹微流控传感器 | |
| Zhou et al. | Microwave Doppler reflectometer system in the experimental advanced superconducting tokamak | |
| CN114062301B (zh) | 一种双频带超材料太赫兹微流传感器 | |
| Ebihara et al. | $\hbox {HE} _ {11} $ Mode Effect on Direct Wave in Single-Hole Borehole Radar | |
| CN109374570A (zh) | 一种太赫兹生物传感器件 | |
| CN112180303A (zh) | 磁力计探头及磁场测量方法 | |
| JP2012069614A (ja) | 薄膜半導体の結晶性評価装置および方法 | |
| CN105044046A (zh) | 一种基于圆盘周期结构的太赫兹波有机物检测装置及方法 | |
| CN113238097A (zh) | 基于里德堡原子的单频微波电场强度测量系统的设计方法 | |
| CN112615155A (zh) | 基于里德堡原子的微波天线及雷达 | |
| CN101382574B (zh) | 利用消失波作激发源测量有机半导体载流子迁移率的方法 | |
| CN219104730U (zh) | 基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置 | |
| Rauf et al. | Skin depth verification of the electromagnetic waves for hydrocarbon detection | |
| CN111214237A (zh) | 基于角度多路复用的宽带太赫兹分子指纹痕量检测光栅 | |
| CN109557050B (zh) | 一种互补型结构的太赫兹超材料传感器 | |
| CN103288046B (zh) | 一种二维周期性v型金属等离子共振结构及其制备方法 | |
| CN107966422B (zh) | 一种基于表面等离激元共振效应的氢气传感微结构 | |
| Hou et al. | Cancer biomarkers ultrasensitive detection based on terahertz frequency-comb-like | |
| CN114279998B (zh) | 基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感系统及方法 | |
| CN112378882A (zh) | 一种基于微流通道的太赫兹超材料液相折射率传感器 | |
| CN209296571U (zh) | 一种太赫兹生物传感器件 | |
| CN216622165U (zh) | 基于金属光栅太赫兹超表面的液体折射率传感系统 | |
| CN216624579U (zh) | 一种矩形回环凹槽微结构的太赫兹超材料 | |
| Qu et al. | Measuring the sound speed in deep-sea first sediment layer using a high-frequency submersible sub-bottom profiler: Method and sea trial application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |