雙通道自補償光纖表面等離子體共振生化傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙通道自補償光纖表面等離子體共振生化傳感器，屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】。該傳感器采用終端反射式傳感結(jié)構(gòu)，將纖芯直徑為400μm-600μm，數(shù)值孔徑不低于0.18的塑料包層多模光纖的纖芯端面拋光，并將拋光的光纖纖芯端面濺射200nm以上厚度的銀膜，形成反射鏡面；將多模光纖上的兩段涂覆層和包層剝?nèi)バ纬蓛蓚€長度為5mm-20mm的傳感通道；一個傳感通道表面濺射厚度為45-55nm的金膜，另一個傳感通道按照銀-金交替的順序濺射總厚度為30-50nm的銀金2n層以上交替膜系。采用較為簡單的濺射鍍膜工藝實現(xiàn)了雙通道信號的解調(diào)，避免了采用的生化膜系合成、聚合物表面修飾等復雜的生化處理過程。
【專利說明】雙通道自補償光纖表面等離子體共振生化傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種具有自補償功能的雙通道光纖表面等離子體共振生化傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前采用表面等離子體共振原理的雙通道生化傳感器多采用棱鏡耦合結(jié)構(gòu)，該類傳感器結(jié)構(gòu)復雜、體積較大、制作成本昂貴，難以在工業(yè)生產(chǎn)中形成廣泛應(yīng)用；而目前已出現(xiàn)的基于表面等離子體共振原理的雙通道光纖傳感器多采用合成聚合物膜系、納米粒子表面修飾等生化方法，工藝過程過于復雜且穩(wěn)定性較差；目前雖有多層金屬交替膜系的表面等離子體共振傳感器出現(xiàn)，但是多為單通道結(jié)構(gòu)，在對生化樣品的傳感檢測中容易受到溫度或樣品溶液本體折射率變化及樣品揮發(fā)等因素的影響，傳感器不具備補償能力，檢測的精確度較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有自補償功能的雙通道光纖表面等離子體共振生化傳感器，對于兩個通道的信號解調(diào)無需對傳感膜表面進行復雜的生化處理，采用鍍膜工藝即可實現(xiàn)；采用光纖跳線傳輸信號，避免了棱鏡耦合式表面等離子體共振傳感器的復雜結(jié)構(gòu)；通過調(diào)控傳感通道纖芯表面的鍍膜材料、鍍膜厚度及鍍膜方式實現(xiàn)兩個通道對樣品折射率和溫度變化響應(yīng)的一致性，從而可避免在生化檢測中溫度或樣品本體折射率變化對檢測造成的干擾，實現(xiàn)傳感器的自補償功能。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種雙通道自補償光纖表面等離子體共振生化傳感器，該傳感器采用終端反射式傳感結(jié)構(gòu)，塑料包層多模光纖的纖芯直徑為400 μ m-600 μ m、數(shù)值孔徑不低于0.18 ;端面拋光的光纖纖芯端面濺射200nm以上厚度的銀膜，形成反射鏡面；剝?nèi)タ拷瓷溏R面的多模光纖上的兩段涂覆層和包層，形成兩個傳感通道，兩個傳感通道的長度為5mm-20mm，兩個通道之間有間隔；兩個傳感通道表面均勻濺射鍍膜，調(diào)控兩個通道表面的鍍膜材料、鍍膜厚度及鍍膜層數(shù)使兩個通道的光譜分離，使兩個通道對溫度及樣品溶液折射率具有相同的響應(yīng)靈敏度，使該雙通道傳感器具備對溫度及折射率的自補償功能；一個傳感通道表面濺射厚度為45-55nm的金膜，另一個傳感通道按照銀_金交替的順序濺射總厚度為30_50nm的銀-金2n層以上交替膜系，每層銀和每層金的厚度比為2:1-4:3 ;其中，η≥2。
[0006]采用Y型的多模光纖跳線進行信號的耦合傳輸。光纖光源發(fā)射的寬譜光經(jīng)Y型光纖跳線的一支進入雙通道自補償光纖表面等離子體共振生化傳感器，在傳感通道纖芯和金屬薄膜界面激發(fā)表面等離子體共振，傳感信號在反射端面發(fā)生鏡面反射，經(jīng)跳線一支耦合到光譜儀CCD上進行探測。
[0007]本發(fā)明的效果和益處是:
[0008] 采用較為簡單的磁控濺射鍍膜工藝實現(xiàn)了雙通道信號的解調(diào)，通過調(diào)控傳感通道纖芯表面的鍍膜材料、鍍膜厚度及鍍膜方式使兩個通道對溫度及樣品折射率具有極為接近的響應(yīng)靈敏度，從而使傳感器具備了自補償功能。傳感器性能穩(wěn)定、工藝簡單、成本較低并對傳感檢測具有較高的靈敏度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖是雙通道自補償光纖表面等離子體共振生化傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中:1金膜；2銀金六層交替膜；3反射鏡面。
【具體實施方式】
[0011 ] 以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0012]本發(fā)明以表面等離子體共振作為傳感原理，該效應(yīng)的產(chǎn)生依賴于寬譜光源，目的是在光纖中實現(xiàn)波長調(diào)制方式的傳感檢測。為了增強信號強度、優(yōu)化傳感性能，制作傳感器的光纖選擇大孔徑多模光纖。本發(fā)明采用的光纖為纖芯、包層、涂覆層直徑分別為400 μ m、430 μ m、730 μ m，數(shù)值孔徑0.37的大孔徑塑料包層光纖。
[0013]本發(fā)明的制備過程如下:
[0014](I)首先取60mm長一段光纖,在距光纖端面IOmm和20mm的位置處,使用光纖鉗分別剝?nèi)?mm的光纖涂覆層。
[0015](2)將光纖纖芯端面用砂紙拋光，并用鍍膜機鍍鍍制200nm以上厚度的銀膜，形成反射鏡面。
[0016](3)將環(huán)氧樹脂A、B膠1:1比例混合后封裝反射鏡面，防止使用過程中對反射鏡面造成損壞。
[0017](4)將剝?nèi)ネ扛矊拥膫鞲型ǖ赖墓饫w包層去除。采用丙酮溶液浸泡傳感通道，使光纖塑料包層完全脫落。
[0018](5)傳感器在鍍膜機中采用360°旋轉(zhuǎn)的方式鍍膜，使鍍膜材料均勻濺射到傳感通道全部表面。其中一個通道的表面鍍制55nm金，另一個通道按照銀_金-銀-金-銀-金的順序交替鍍制金銀材料，形成總厚度45nm的銀金六層交替膜系，其中銀每層10nm，金每層 5nm。
【權(quán)利要求】
1.一種雙通道自補償光纖表面等離子體共振生化傳感器，其特征在于:該傳感器采用終端反射式傳感結(jié)構(gòu)，塑料包層多模光纖的纖芯直徑為400 μ m-600 μ m、數(shù)值孔徑不低于0.18 ;端面拋光的光纖纖芯端面濺射200nm以上厚度的銀膜，形成反射鏡面；剝?nèi)タ拷瓷溏R面的多模光纖上的兩段涂覆層和包層，形成兩個傳感通道，兩個傳感通道的長度為5_-20_，兩個通道之間有間隔；兩個傳感通道表面均勻濺射鍍膜，調(diào)控兩個通道表面的鍍膜材料、鍍膜厚度及鍍膜層數(shù)使兩個通道的光譜分離，使兩個通道對溫度及樣品溶液折射率具有相同 的響應(yīng)靈敏度，使該雙通道傳感器具備對溫度及折射率的自補償功能；一個傳感通道表面濺射厚度為45-55nm的金膜，另一個傳感通道按照銀-金交替的順序濺射總厚度為30-50nm的銀-金2n層以上交替膜系，每層銀和每層金的厚度比為2:1-4:3 ;其中，η > 2。
【文檔編號】G01N21/55GK104020140SQ201410249714
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】彭偉, 孟勝偉, 盧夢迪, 謝靈驍 申請人:大連理工大學