一种用于激发光纤表面等离子共振现象的湿法镀银膜装置的制作方法

本发明涉及光纤spr传感器制造技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于激发光纤表面等离子共振现象的湿法镀银膜装置。

背景技术：

目前现有的可以在去除包层的光纤表面镀银膜并用于激发表面等离子效应(spr效应)的技术有离子溅射技术、磁控溅射技术、真空蒸镀技术和湿法镀膜技术。其中离子溅射技术、磁控溅射技术和真空蒸镀技术可以对被镀膜的物体进行定向的溅射镀银膜，由于被镀膜的物体在真空腔内无法移动这就导致柱状物体(如去除掉包层的光纤)在水平放置镀膜时会镀膜不均匀，且进行镀膜所需要的仪器都造价高昂。通过湿法镀膜技术(无电流镀技术)来对光纤纤芯进行银膜的镀覆则无需专用的设备，在溶液中通过还原剂的还原作用在被镀件表面形成银膜，但是存在以下问题：

1.由于光纤体积过于微小，在反应溶液混合不均匀的情况下会，在不同的位置反应速率不同，这会导致银膜在被镀件表面分布不均匀，形成斑块；

2.光纤spr传感器中可以通过银膜来激发spr现象的银膜厚度在纳米级(厚度约50nm左右)，反应溶液的混合不均匀也会导致形成的银膜厚度不均匀从而激发产生的spr现象不理想；

3.由于化学反应的特殊性，在反应溶液相互接触的那一刻起，反应已经开始进行，若没有及时进行镀覆，有可能反应已经基本完成，若太早进行镀覆则可能由于混合不均匀而导致银膜厚度不均匀。

技术实现要素：

根据上述提出现有的在去除包层的光纤表面镀银膜的技术使用的仪器昂贵且银膜在被镀件表面分布不均匀的技术问题，而提供一种用于激发光纤表面等离子共振现象的湿法镀银膜装置。本发明主要利用螺旋转子搅拌混合，使ag⁺溶液与还原溶液在螺旋转子的旋转下完成高效的混合，使纤芯周围溶液中的还原反应的速率是均匀的，从而使在纤芯表面的单质银的析出是均匀的。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于激发光纤表面等离子共振现象的湿法镀银膜装置，包括机架以及分别固定于所述机架的反应装置、混合装置、传动装置和储液装置；所述反应装置包括可拆卸的反应室；所述混合装置包括混合室、螺旋搅拌转子和螺旋搅拌转子轴；所述传动装置包括电机；所述储液装置包括反应液a储液室和反应液b储液室；所述送液装置包括反应液a送液杆、反应液b送液杆、反应液a送液活塞、反应液b送液活塞、送液并联底板和送液并联盖板；

所述反应室与所述混合室相连通；

所述螺旋搅拌转子位于所述混合室内部，所述螺旋搅拌转子轴一端穿过所述混合室与所述螺旋搅拌转子固定连接，另一端固定于所述电机的电机轴；

所述反应液a储液室和所述反应液b储液室分别与所述混合室相连通；所述反应液a送液活塞和所述反应液b送液活塞分别位于所述反应液a储液室和所述反应液b储液室内部；所述反应液a送液杆和所述反应液b送液杆的一端分别固定于所述反应液a送液活塞和所述反应液b送液活塞，另一端通过所述送液并联底板和送液并联盖板夹持固定。

进一步地，还包括光纤固定装置，所述光纤固定装置包括光纤夹具底座和光纤夹具盖；所述光纤夹具底座固定于所述底板且设置光纤槽，所述光纤夹具盖与所述光纤夹具底座转动连接，光纤通过所述光纤夹具盖下压固定于所述光纤槽内。

进一步地，所述机架包括底板、滑轨、滑轨限位块、滑块和垫板；所述反应装置、所述混合装置、所述传动装置和所述储液装置分别固定于所述垫板；所述滑轨和所述滑轨限位块分别固定于所述底板，所述垫板通过所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述滑轨限位块用于限制所述垫板的位置。

进一步地，所述反应装置、所述混合装置、所述传动装置和所述储液装置分别通过反应室夹具底座、混合室固定底座、电机底座和储液室底座固定于所述垫板。

进一步地，所述反应装置还包括与所述反应室夹具底座转动连接反应室夹具盖，所述反应室夹具底座设置反应室固定槽，所述反应室通过所述反应室夹具盖下压固定于所述反应室固定槽。

进一步地，所述混合装置还包括固定于所述混合室固定底座的混合室固定盖，所述混合室固定底座设置混合室固定槽，所述混合室通过所述混合室固定盖下压固定于混合室固定槽。

进一步地，所述电机通过电机固定罩固定于所述电机底座。

进一步地，所述储液装置还包括固定于所述储液室底座的储液室固定盖，所述储液室底座设置储液室固定槽，所述反应液a储液室和所述反应液b储液室通过所述储液室固定盖下压固定于储液室固定槽。

进一步地，所述混合室包括密封盖；所述螺旋搅拌转子轴穿过所述密封盖与所述螺旋搅拌转子固定连接。

进一步地，所述送液装置还包括反应液a送液管和反应液b送液管；所述反应液a储液室和所述反应液b储液室分别通过所述反应液a送液管和所述反应液b送液管穿过所述密封盖与所述混合室相连通。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的用于激发光纤表面等离子共振现象的湿法镀银膜装置，与溅射类仪器相比，本发明具有体积小，功耗低的，节省原材料的优点，并且设备造价也很低。

2、本发明提供的用于激发光纤表面等离子共振现象的湿法镀银膜装置，对于完成的被镀覆件，用本发明的方式完成的镀覆件有银膜厚度均匀的优点，并且有化学镀膜后独有的微观表面结构，进一步增加了表面积。

3、本发明提供的用于激发光纤表面等离子共振现象的湿法镀银膜装置，对于工作环境，即完成镀覆时的环境，本发明可以在常温常压下进行，只要被镀覆件具有耐水性即可，具有可适用性更广的优点。

综上，应用本发明的技术方案主要利用螺旋转子搅拌混合，使ag⁺溶液与还原溶液在螺旋转子的旋转下完成高效的混合，使纤芯周围溶液中的还原反应的速率是均匀的，从而使在纤芯表面的单质银的析出是均匀的。因此，本发明的技术方案解决了现有的在去除包层的光纤表面镀银膜的技术使用的仪器昂贵且银膜在被镀件表面分布不均匀的问题。

基于上述理由本发明可在光纤spr传感器制造等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述用于激发光纤表面等离子共振现象的湿法镀银膜装置结构示意图。

图2为本发明所述光纤固定装置结构示意图。

图3为本发明所述横向移动装置结构示意图。

图4为本发明所述反应装置结构示意图。

图5为本发明所述混合装置结构示意图。

图6为本发明所述传动装置结构示意图。

图7为本发明所述储液装置结构示意图。

图8为本发明所述送液装置结构示意图。

图中：1、机架；2、光纤固定装置；21、光纤夹具底座；22、光纤夹具盖；23、光纤；31、滑轨；32、滑轨限位块；33、滑块；34、垫板；4、反应装置；41、反应室夹具底座；42、反应室夹具盖；43、反应室；5、混合装置；51、混合室固定底座；52、混合室；53、混合室固定盖；54、螺旋搅拌转子；55、密封盖；56、螺旋搅拌转子轴；6、传动装置；61、电机固定罩；62、电机座；63、联轴器；65、电机；7、储液装置；71、储液室底座；72、储液室固定盖；73、反应液a储液室；74、反应液b储液室；8、送液装置；81、反应液a送液杆；82、反应液b送液杆；83、反应液a送液活塞；84、反应液b送液活塞；85、送液杆并联底板；86、送液杆并联盖板；87、反应液a送液管；88、反应液b送液管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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发明的示例性实施方式。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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

本发明中对光纤spr传感器的制造是基于对去除包层的光纤的纤芯表面通过化学方法镀覆一层厚度在纳米级别的均匀银膜来实现的。

如图1-8所示，本发明提供了一种用于激发光纤表面等离子共振现象的湿法镀银膜装置，包括机架1以及分别固定于所述机架1的反应装置4、混合装置5、传动装置6和储液装置7；所述反应装置4包括可拆卸的反应室43；所述混合装置5包括混合室52、螺旋搅拌转子54和螺旋搅拌转子轴56；所述传动装置6包括电机65；所述储液装置7包括反应液a储液室73和反应液b储液室74；所述送液装置8包括反应液a送液杆81、反应液b送液杆82、反应液a送液活塞83、反应液b送液活塞84、送液并联底板85和送液并联盖板86；

所述反应室43与所述混合室52相连通；

所述螺旋搅拌转子54位于所述混合室52内部，所述螺旋搅拌转子轴56一端穿过所述混合室52与所述螺旋搅拌转子54固定连接，另一端固定于所述电机65的电机轴；

优选地，所述螺旋搅拌转子轴56通过联轴器63固定于所述电机65的转轴；

所述反应液a储液室73和所述反应液b储液室74分别与所述混合室52相连通；所述反应液a送液活塞83和所述反应液b送液活塞84分别位于所述反应液a储液室73和所述反应液b储液室74内部；所述反应液a送液杆81和所述反应液b送液杆82的一端分别固定于所述反应液a送液活塞83和所述反应液b送液活塞84，另一端通过所述送液并联底板85和送液并联盖板86夹持固定。

采用本发明所述的技术方案，镀膜原理为化学还原反应，将反应液中的ag⁺还原为银单质并在纤芯表面析出；为了使在纤芯表面的单质银的析出是均匀的，需使纤芯周围溶液中的还原反应的速率是均匀的，进一步的，即是使纤芯周围的ag⁺溶液与还原溶液的混合是均匀的，这样就可以保证在相同的时间内在纤芯周围的银膜的厚度是相对均匀的；因此本发明设置用于混合溶液的所述混合装置，混合原理为螺旋转子搅拌混合，ag⁺溶液与还原溶液在螺旋转子的旋转下完成高效的混合，即在最短的时间内被充分混合均匀，为之后的化学镀覆过程打下基础。

进一步地，还包括光纤固定装置2，所述光纤固定装置包括光纤夹具底座21和光纤夹具盖22；所述光纤夹具底座21固定于所述底板且设置光纤槽，所述光纤夹具盖22与所述光纤夹具底座21转动连接，光纤23通过所述光纤夹具盖22下压固定于所述光纤槽内。

优选地，所述光纤夹具盖22与所述光纤夹具底座21通过转轴转动联接。

进一步地，所述机架1包括底板、滑轨31、滑轨限位块32、滑块33和垫板34；所述反应装置4、所述混合装置5、所述传动装置6和所述储液装置7分别固定于所述垫板34；所述滑轨31和所述滑轨限位块32分别固定于所述底板，所述垫板34通过所述滑块33与所述滑轨31滑动连接，所述滑轨限位块32用于限制所述垫板34的位置。

设置所述光纤固定装置2能够使镀覆过程中的光纤保持稳定，同时，结合能够在所述底板上滑动的所述垫板34进一步带动其他装置滑动，方便接近所述光纤23进行镀覆或远离所述光纤23结束镀覆。

本发明所述湿法镀银膜装置的工作方式为手动送液配合电动混合完成工作，具体包括如下步骤：

1、装置准备阶段，首先检查各个装置的状态是否正常，如混合装置和送液装置是否漏气，滑轨的滑动是否卡顿，混合装置中的螺旋搅拌转子在传动装置的驱动下转动是否正常；

2、材料准备阶段，首先准备反应室与去除包层的光纤，将光纤的镀膜区域使用0.1wt％氯化亚锡溶液浸泡20分钟，完毕后使用超纯水清洗干净并在光纤固定装置上固定好；然后将准备好的反应室固定在反应装置上并调整位置使之与光纤的镀膜区域对齐；最后将配置好的ag⁺溶液(托伦试剂)与还原溶液分别添加到储液装置中的反应液a储液室与反应液b储液室中；

3、接通电机供电，电机的电机轴转动进一步带动螺旋搅拌转子轴和螺旋搅拌转子转动，缓慢推动送液装置中的送液杆并联底板和送液杆并联盖板，液体在推动下流入混合室，通过螺旋搅拌转子搅拌混合后随即进入反应室开始发生反应；当反应室注满后停止推动并切断电机电源以减小电机运转时产生的震动干扰；

4、当到达设计的镀覆时间后通向右移动垫板使反应室与被镀覆件分离以终止反应进行，然后使用超纯水对镀覆区域残留的反应液进行清洗；最后取下光纤和反应室完成一次化学镀覆工作。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于，在上述技术方案中，所述反应装置4、所述混合装置5、所述传动装置6和所述储液装置7分别通过反应室夹具底座41、混合室固定底座51、电机底座62和储液室底座71固定于所述垫板34。

进一步地，所述反应装置4还包括与所述反应室夹具底座41转动连接反应室夹具盖42，所述反应室夹具底座41设置反应室固定槽，所述反应室43通过所述反应室夹具盖42下压固定于所述反应室固定槽；转动打开所述反应室夹具盖42后，所述反应室43即可从所述反应室固定槽内取出。

进一步地，所述混合装置5还包括固定于所述混合室固定底座51的混合室固定盖53，所述混合室固定底座51设置混合室固定槽，所述混合室52通过所述混合室固定盖53下压固定于混合室固定槽。

进一步地，所述电机6通过电机固定罩61固定于所述电机底座62。

进一步地，所述储液装置7还包括固定于所述储液室底座71的储液室固定盖72，所述储液室底座71设置储液室固定槽，所述反应液a储液室73和所述反应液b储液室74通过所述储液室固定盖72下压固定于储液室固定槽。

优选地，所述储液室固定盖72通过螺栓固定于所述储液室底座71。

进一步地，所述混合室52包括密封盖55；所述螺旋搅拌转子轴56穿过所述密封盖55与所述螺旋搅拌转子54固定连接。

进一步地，所述送液装置8还包括反应液a送液管87和反应液b送液管88；所述反应液a储液室73和所述反应液b储液室74分别通过所述反应液a送液管87和所述反应液b送液管88穿过所述密封盖55与所述混合室52相连通。

使用本实施例所述的湿法镀银膜装置时，在装置准备阶段还需要检查送液装置中的反应液a送液管与反应液b送液管各自的连接是否紧密等。

现有技术有对完成镀覆的条件苛刻的要求，如真空度和温度；对于真空度，如果被镀件内部有常压下形成的封闭空气腔，那么就要对被镀件的强度提出要求，否则会在抽真空的过程中由于内部空气腔与外部低压环境形成的压力差而发生爆裂；对于温度，在一些镀膜设备中也会有温度要求，这样就限制了一些对温度耐受性较低的被镀件，如普通塑料类制品在200℃下会软化失去功能。

而采用本发明所述的用于激发光纤表面等离子共振现象的湿法镀银膜装置，可以在常温常压下进行，只要被镀覆件具有耐水性即可，具有可适用性更广的优点；同时与溅射类仪器相比，体积小，功耗低的，节省原材料，设备造价低；采用本发明的方式完成的镀覆件有银膜厚度均匀的优点，并且有化学镀膜后独有的微观表面结构，进一步增加了表面积。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。