一种高灵敏度振荡场光波导传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种检测仪器。尤其涉及用于气体或液体样品检测的检测仪器的一种高灵敏度振荡场光波导传感器。
【背景技术】
[0002]通常振荡场光波导振荡场传感器的导波层的腔体都是由设有相应的金属膜层的上下两光学玻璃、和设于两光学玻璃之间的四周围体形成，现有的光波导振荡场传感器其构成导波层的腔体的围体无一例外的都是使用一块普通的橡胶或塑料垫板构成，由于用光波导振荡场检测技术中，其两金属薄膜的相互平行度即调节传感器中导波层的平行度对检测的灵敏度、可靠性、简单和方便性具有极其关键性的影响，现有的光波导振荡场传感器其两份金属膜之间是通过设置一垫块来形成样品空腔(即导波层)的，这种样品空腔结构必需设置一个专门的平行度调节装置由人工进行调节，在实践中这个调平度工作是一个极其困难的事情，其平行度很难满足检测要求。其具体调节过程为:首先，使用准直性好的650nm可见红光经过TE偏振片后从耦合棱镜的一腰入射到棱镜底面，当两金属薄膜的平行度较差时，入射光并不会形成导模，而是经过多次反射形成反射光斑，称之为拖尾光斑。这时，需要通过仔细调节多维微调光学支架移动平板的三个调节旋钮，先把这一串光斑的圆心调整在同一水平线上，这意味传感器的入射面已经保持竖直状态，即传感器的入射面与水平入射激光已经垂直了。但是这个通过仔细调节多维微调光学支架移动平板的三个调节旋钮是一个长期间的反复调节过程，需要花费很长的时间和精力。例如上海交通大学申请的公开号分别为CN1645040A、名称为微位移的平面光波导测量装置的专利申请，以及公告号为CN100401041C、名称为光波导吸收式气体传感器及测量系统，其就必须设置包含有支架、复位弹簧、多个螺旋测微计等许多部件构成的、专门用于调节棱镜底面与光学玻璃片两者的平行度的调平行度装置，其不仅仅只是给传感器及检测装置带来了结构上的复杂性，更重要的是其平行度调节很难满足要求，需要花费大量的精力和时间。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种高灵敏度振荡场光波导传感器。该高灵敏度振荡场光波导传感器结构简单、科学、合理，无需进行平行度的调节，检测操作十分简单、方便，可以选择检测高阶模，检测灵敏度高、精度高，稳定性高，检测范围宽，适用性强。
[0004]本发明的高灵敏度振荡场光波导传感器的技术方案包括入射层、衬底层以及设于所述入射层与衬底层之间的导波层，所述入射层和衬底层分别包括附着于相应的入射玻璃和衬底玻璃上的贵金属薄膜，所述导波层包括一腔体，所述腔体包括一设于所述入射层与衬底层或其贵金属薄膜之间的一刚性围体。
[0005]所述刚性围体的相对两端端面相互平行。
[0006]所述刚性围体为一其板壁设有相应的腔体的玻璃板，该玻璃板的腔体的相应侧壁上开设有腔体的进出口。
[0007]所述刚性围体由一其中间设有腔体的玻璃板分切成两半部分构成，由该中间设有腔体的玻璃板的两半部分相互间隔的空间形成腔体的进出口。
[0008]所述衬底玻璃为光学玻璃片，所述入射玻璃为棱镜或光学玻璃片。
[0009]所述贵金属薄膜为金或银薄膜。
[0010]本发明的高灵敏度振荡场光波导传感器没有任何调节平行度装置或其他静置或可动部件，结构特别简单，其检测精度高，其灵敏度至少比传统的SPR传感器高2个数量级以上。这种传感器具有灵敏度高、腔体易冲洗、多次重复使用等诸多优点外，还可简单方便地实现在线检测，性能稳定和价格低廉等优点。特别是其比较容易开发成一种小型化、便携式的低价检测分析仪。目前，我国广大农村地区普遍使用井水和地下水，这种仪器可在乡、村检测站、甚至农民家庭用水中发挥重要的作用，具有广阔的市场前景。相信这种新型仪器的开发不仅对我省饮用水的检测发挥重要作用，而且将在我国的环境保护和食品安全等领域产生极其重要的影响。
【附图说明】
[0011]图1为本发明高灵敏度振荡场光波导传感器一实施例原理结构示意图；图2为图1实施例的高灵敏度振荡场光波导传感器立体结构示意图；图3为本发明另一实施例结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]现通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。本发明高灵敏度振荡场光波导传感器其导波层的腔体4用刚性材料(即相对不可压缩的或硬度相对大的材料)制作的刚性围体而形成，并且，使该刚性围体的上下相对两端端面相互平行，即其导波层的腔体使用刚性材料制作的、其相对两端端面相互平行的刚性围体构成，使入射层和衬底层(或分别附着于其相应一面壁面上的贵金属薄膜层)与该刚性围体的相对两端端面相互平行。并且，将入射层和衬底层的贵金属膜层分别沉积(附着)于靠导波层的腔体内腔的外部的表面壁面上。该刚性围体可以由光学玻璃板、亦或由其相对两板壁面具有很高的平整度的和/或相对两板壁面相互平行的普通玻璃板构成。
[0013]其具体结构如图1所示，本实施例高灵敏度振荡场光波导传感器入射层、衬底层以及设于入射层与衬底层之间的导波层，入射层和衬底层分别包括附着于上层入射光学玻璃片Ia和下层衬底光学玻璃片Ib上的金或银薄膜2，其导波层包括一腔体4，腔体4由一连接于入射层与衬底层(即入射光学玻璃片Ia与衬底光学玻璃片Ib)之间的一刚性围体构成。其刚性围体由其板面中间钻设有相应的通孔的玻璃板3构成，由该通孔构成导波层的腔体4，玻璃板3的腔体的相对两侧侧壁上钻设有两导流孔5，由该两导流孔构成腔体4的被检测气体或液体样品的进、出口，该玻璃板3的上板面壁面3a和下板面壁面3b相互平行。
[0014]本发明的所述贵金属薄膜分别设置于其入射玻璃和衬底玻璃的靠腔体的外部表壁面。本例中其入射层的金或银薄膜设置于(附着于)入射光学玻璃片Ia的上壁面，衬底层的金或银薄膜设置于(附着于)衬底光学玻璃片Ib的下壁面。其可以有效避免被测物质对金或银薄膜产生侵蚀作用而严重影响其检测灵敏度和精度。
[0015]玻璃板3分别通过其上板面壁面3a和下板面壁面3b对应与入射层的入射光学玻璃片Ia的下壁面和衬底层的衬底光学玻璃片Ib的上壁面连接。玻璃板3与入射光学玻璃片Ia及衬底光学玻璃片Ib连接后即形成相互平行。
[0016]工作时，自玻璃板的一导流孔通入被测气体或液体物质，将相应的检测仪器的激发光源装置发出的光照射于入射光学玻璃片的金或银薄膜，即将激发光源作用于本高灵敏度振荡场光波导传感器，再利用检测仪器的光信号探测与处理装置接收本高灵敏度振荡场光波导传感器的入射光学玻璃片的金或银薄膜的反射光进行相应的处理，即可获得被测样品中的某一种相应组份的含量或浓度。如饮用水中的Cr (VI)的浓度。
[0017]本发明的另一实施例中，其刚性围体由一中间钻有通孔的玻璃板分切成两半部分构成，其两半部分相互间隔一间距设置连接于入射和衬底光学玻璃板之间，由该玻璃板的两半部分相互间隔的形成的空间构成导波层的腔体的进出口。本例其余相应结构或设置方式方法可与上述实施例类同。
[0018]本发明的再一实施例中，其入射层的入射光学玻璃可以为棱镜。其相应的金或银薄膜附着于棱镜的相应的底壁面上。其段刚性围体可以使用相对两端面相互平行的不锈钢管构成。本例其余相应结构或设置方式方法可与上述任一实施例类同。
【主权项】
1.一种高灵敏度振荡场光波导传感器，包括入射层、衬底层以及设于所述入射层与衬底层之间的导波层，所述入射层和衬底层分别包括附着于相应的入射玻璃和衬底玻璃上的贵金属薄膜，其特征是所述导波层包括一腔体，所述腔体包括一设于所述入射层与衬底层或其贵金属薄膜之间的一刚性围体。2.根据权利要求1所述高灵敏度振荡场光波导传感器，其特征是所述刚性围体的相对两端端面相互平行。3.根据权利要求1或2所述高灵敏度振荡场光波导传感器，其特征是所述刚性围体为一其板壁设有相应的腔体的玻璃板，该玻璃板的腔体的相应侧壁上开设有腔体的进出口。4.根据权利要求1或2所述高灵敏度振荡场光波导传感器，其特征是所述刚性围体由一其中间设有腔体的玻璃板分切成两半部分构成，由该中间设有腔体的玻璃板的两半部分相互间隔的空间形成腔体的进出口。5.根据权利要求1或5所述高灵敏度振荡场光波导传感器，其特征是所述衬底玻璃为光学玻璃片，所述入射玻璃为棱镜或光学玻璃片。6.根据权利要求1或5所述高灵敏度振荡场光波导传感器，其特征是所述贵金属薄膜为金或银薄膜。
【专利摘要】本发明公开了一种高灵敏度振荡场光波导传感器。包括入射层、衬底层以及设于所述入射层与衬底层之间的导波层，所述入射层和衬底层分别包括附着于相应的入射玻璃和衬底玻璃上的贵金属薄膜，所述导波层包括一腔体，所述腔体包括一设于所述入射层与衬底层或其贵金属薄膜之间的一刚性围体。该高灵敏度振荡场光波导传感器结构简单、科学、合理，无需进行平行度的调节，检测操作十分简单、方便，可以选择检测高阶模，检测灵敏度高、精度高，稳定性高，检测范围宽，适用性强。
【IPC分类】G01N21/63
【公开号】CN105548093
【申请号】CN201610044726
【发明人】肖平平, 刘莉, 易淼, 胡红武
【申请人】宜春学院
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月23日