本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種拉曼光譜儀探針及其制作方法，其結(jié)構(gòu)包括多模光纖，該多模光纖的探測端面上附著有納米金屬微結(jié)構(gòu)及SiO2氣溶膠層；納米金屬微結(jié)構(gòu)外表面附有惰性致密層；該惰性致密層為化學惰性材料。其制作過程為，在多模光纖的探測端面上噴涂上SiO2氣溶膠粘結(jié)劑，再噴涂上用化學惰性材料隔絕的納米金屬微球粒子；或者在多模光纖的探測端面鍍上一層納米級的金屬層；用光刻技術(shù)將其表面蝕刻為齒狀納米金屬微結(jié)構(gòu)，最后在其表面涂上一層數(shù)納米厚的SiO2氣溶膠層,形成化學隔絕狀態(tài)。本發(fā)明專利技術(shù)具有更高的靈敏度和探測精度，且結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低，無需預處理等，可廣泛應用于各類型微量有毒有害物質(zhì)的檢驗、檢測工作。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光學檢測儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種拉曼光譜儀探針。
技術(shù)介紹
近年來，三聚氰胺、蘇丹紅等事件暴露出了食品安全領(lǐng)域的巨大漏洞，公眾的生命健康受到嚴重威脅，檢測低濃度的微量物質(zhì)成為食品安全檢測方面的研究熱點。拉曼光譜相比其他光譜，能夠提供豐富的分子結(jié)構(gòu)和分子振動信息，因而成為物質(zhì)分析和物質(zhì)鑒別強有力的工具。然而，拉曼散射截面通常在10_3°的量級，這僅為瑞利散射的千分之一，且極容易淹沒在熒光背景噪聲中，極大地限制了拉曼光譜在各個領(lǐng)域中的應用。 表面增強拉曼散射(Surface-EnhancedRaman Scattering, SERS)是一種重要的譜學技術(shù)，該技術(shù)利用具有極強電磁場的納米金屬粒子產(chǎn)生的強電磁場增強對被測物質(zhì)的激發(fā)能力，其增強能力可以達到10卜1012，可以從分子水平上鑒別吸附在納米結(jié)構(gòu)表面的物質(zhì)。除此之外，這種表面增強拉曼散射能有效地淬滅熒光，實現(xiàn)對被測物質(zhì)無污染、無損害、高靈敏度的探測。目前，大量的研究關(guān)注于利用表面增強拉曼散射(SERS)與光纖結(jié)合，對濃度為PPb級的痕量分析以實現(xiàn)微量有毒有害液體的檢測。但是，現(xiàn)有的方案往往存在光纖處理困難或者需要進行預處理等問題，大大減緩了該技術(shù)的實用化進程。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為克服上述問題，本專利技術(shù)提出，作為一次性使用光纖探針，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，抗干擾能力強，靈敏度高。為達到上述目的，本專利技術(shù)所提出的技術(shù)方案為一種拉曼光譜儀探針，包括多模光纖，所述多模光纖的探測端面上附著有納米金屬微結(jié)構(gòu)及SiO2氣溶膠層；所述納米金屬微結(jié)構(gòu)外表面附有惰性致密層；所述惰性致密層為化學惰性材料。進一步的，所述納米金屬微結(jié)構(gòu)為納米金屬微球粒子，由所述SiO2氣溶膠層粘結(jié)于多模光纖的探測端面上；或者為光刻蝕的齒狀納米金屬微結(jié)構(gòu)，其上涂有一層SiO2氣溶月父層O本專利技術(shù)提出的另一技術(shù)方案為一種拉曼光譜儀探針的制作方法，其特征在于先在多模光纖的探測端面上噴涂上SiO2氣溶膠粘結(jié)劑，然后再噴涂上用化學惰性材料隔絕的納米金屬微球粒子；或者直接在多模光纖的探測端面吸附摻有用化學惰性材料隔絕的納米金屬微球粒子的SiO2水溶液,并進一步烘干。進一步的，所述烘干方式為紅外烘干或者熱風烘干。進一步的，在烘干過程中，保持多模光纖的探測端面在下，SiO2水溶液在上；或者保持多模光纖的探測端面在上，SiO2水溶液在下。本專利技術(shù)提出的又一技術(shù)方案為一種拉曼光譜儀探針的制作方法，其特征在于先在多模光纖的探測端面鍍上一層納米級的金屬層；然后用光刻技術(shù)將其表面蝕刻為齒狀納米金屬微結(jié)構(gòu)，最后在其表面涂上一層數(shù)納米厚的SiO2氣溶膠層，形成化學隔絕狀態(tài)，該SiO2氣溶膠層厚度以lnnT20nm為佳。進一步的，所述鍍金屬層的方式采用蒸鍍法或者離子濺射鍍膜方式。本專利技術(shù)的有益效果本專利技術(shù)的一種拉曼光譜儀探針，采用化學惰性材料隔絕的納米金屬微結(jié)構(gòu)，可有效增強拉曼散射的強度，并隔絕來自于納米金屬微結(jié)構(gòu)的信號干擾；采用SiO2氣溶膠粘結(jié)納米金屬微球粒子，或者采用光刻技術(shù)在探測端面蝕刻出齒狀納米金屬微結(jié)構(gòu)，工藝簡單，易于實現(xiàn)；該結(jié)構(gòu)作為一次性使用光纖探針，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低，無需預處理，而且抗干擾能力強，靈敏度高，適用于在線分析、實時檢測、活體樣本分析、痕量有毒有害物質(zhì)測量等多種場合的信息采集和傳輸。附圖說明圖I為本專利技術(shù)實施例一探測端面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本專利技術(shù)實施例二探測端面結(jié)構(gòu)示意 圖3為實施例一的制作方法示意圖一； 圖4為實施例一的制作方法示意圖二； 圖5為實施例二的制作方法示意 圖6為本專利技術(shù)的應用示例。標號說明101多模光纖；102納米金屬微球粒子；103 SiO2氣溶膠層；201多模光纖；202齒狀納米金屬微結(jié)構(gòu)；203 SiO2氣溶膠層；301多模光纖；302納米金屬微球粒子；303SiOjjC溶液;304 SiO2氣溶膠層；305 SiO2氣溶膠層;401多模光纖;402金屬層;403齒狀納米金屬微結(jié)構(gòu)；404 SiO2氣溶膠層；1多模光纖探針；2裸光纖連接器；3拉曼光譜儀；4待測液體。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本專利技術(shù)做進一步說明。本專利技術(shù)的一種拉曼光譜儀探針主要由一根同時傳輸激發(fā)光和拉曼散射光的多模光纖組成，其探測端面附著有納米金屬微結(jié)構(gòu)及SiO2氣溶膠層；該納米金屬微結(jié)構(gòu)外表面附有惰性致密層；所述惰性致密層為化學惰性材料。利用納米金屬微結(jié)構(gòu)具有強的電磁場增強的長程效應來增強激發(fā)光對被測物質(zhì)的激勵作用，使得被測物質(zhì)受激產(chǎn)生的拉曼輻射得到大幅度地提高，增強了同等激發(fā)光強條件下的拉曼信號，降低了對探測器的要求。納米金屬微結(jié)構(gòu)外表面的惰性致密殼層則有效保證所測得分子的拉曼信號時真正來自待測基底的，而不是來自于納米金屬微結(jié)構(gòu)，起到一個隔絕的作用。同時，由于激發(fā)出來的拉曼散射光將向四周散射，此時多模光纖表面的納米金屬微結(jié)構(gòu)可以聚焦及反射拉曼散射光，有效地增強了后向拉曼散射光的強度，提高了探測的靈敏度。如圖I所示為探測端面的一種結(jié)構(gòu)，其納米金屬微結(jié)構(gòu)采用的是納米金屬微球粒子102，即在多模光纖101的探測端面上附著有納米金屬微球粒子，由SiO2氣溶膠層103粘結(jié)于多模光纖101的探測端面上。納米金屬微球粒子102表面由化學惰性材料隔絕，以保證所測得分子的拉曼信號是真正來自待測基底。如圖2所示為探測端面的另一種結(jié)構(gòu)，其納米金屬微結(jié)構(gòu)采用光刻技術(shù)蝕刻的齒狀納米金屬微結(jié)構(gòu)202，即在多模光纖201的探測端面上涂一層納米級的金屬層，并將其光刻為齒狀納米金屬微結(jié)構(gòu)202，最后在其表面涂上一層數(shù)納米厚的SiO2氣溶膠層203，形成化學隔絕狀態(tài)，以保證所測得分子的拉曼信號是真正來自待測基底。該SiO2氣溶膠層203的厚度以lnnT20nm為佳。本專利技術(shù)的一種拉曼光譜儀探針的制作方法先在多模光纖101的探測端面上噴涂上SiO2氣溶膠粘結(jié)劑103，然后再噴涂上用化學惰性材料隔絕的納米金屬微球粒子102 ;或者直接在多模光纖301的探測端面吸附摻有用化學惰性材料隔絕的納米金屬微球粒子302的SiO2水溶液303，并進一步烘干。如圖3所示，在烘干過程中，保持多模光纖301的探測端面在下，SiO2水溶液303在上，用紅外烘干或者熱風烘干等方式烘干，以獲得吸附有納米金屬微球粒子302的納米微結(jié)構(gòu)的SiO2氣溶膠層304。或者，在烘干過程中，保持多模光纖301的探測端面在上，SiO2水溶液303在下，用紅外烘干或者熱風烘干等方式烘干，以獲得吸附有納米金屬微球粒子302的納米微結(jié)構(gòu)的SiO2氣溶膠層305，如圖4所示。本專利技術(shù)的一種拉曼光譜儀探針的另一種制作方法如圖5所示，先在多模光纖401的探測端面鍍上一層納米級的金屬層402 ;然后用光刻技術(shù)將其表面蝕刻為齒狀納米金·屬微結(jié)構(gòu)403，并由化學惰性材料隔絕；最后在其表面涂上一層數(shù)納米厚的SiO2氣溶膠層404。該3102氣溶膠層404的厚度以lnnT20nm為佳。其中鍍金屬層的方式可以采用普通的蒸鍍法，可以采用離子濺射等鍍膜方式；而蝕刻納米微結(jié)構(gòu)所使用的光刻膠既可以是正膠，也可以是負膠。如圖6所示為本專利技術(shù)的拉曼光譜儀探針的一個應用示例，本專利技術(shù)的探針為一多模光纖探針1，將其探測端面一端置于含有被測物質(zhì)的待測液體4中，另一端通過裸光纖連接器2連接到拉曼光譜儀本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種拉曼光譜儀探針，包括多模光纖，其特征在于：所述多模光纖的探測端面上附著有納米金屬微結(jié)構(gòu)及SiO2氣溶膠層；所述納米金屬微結(jié)構(gòu)外表面附有惰性致密層；所述惰性致密層為化學惰性材料。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳礪，凌吉武，林江銘，盧秀愛，張揚，林磊，
申請(專利權(quán))人：福州高意光學有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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