The utility model discloses a high sensitivity ultrafast graphene surface wave refraction rate detection device based on the basic principle of graphene layer sensitive dependence of refractive index on optical wave absorption, through the use of to be able to quickly change the measured acoustic refractive index generating device, so as to realize the measurement of ultrafast measurement high sensitivity refractive index to use the response time measuring device of the utility model can short refraction rate to 1ns, sensitivity and detection limit of up to 1 x 10
【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨烯表面波的高灵敏度超快折射率探测装置
本技术涉及与折射率探测相关的物理、化学、生物医学等领域,具体涉及光学折射率探测领域,更具体而言,是一种基于石墨烯表面波的高灵敏度超快折射率探测装置。
技术介绍
折射率是材料的基本光学参数,针对折射率开展的探测在物理、化学、生物医学等诸多领域有着广泛的应用。传统的折射率测量方法主要基于折射定律和光学干涉原理,如:阿贝成像折射率测量方法,迈克尔逊干涉折射率测量方法等。传统的折射率测量方法灵敏度不高,而且响应时间很长,采用光学干涉方法虽然能够一定程度地提高折射率测量的灵敏度,但是响应时间依然较长(从秒到分钟)。为了进一步提高测量折射率的灵敏度和响应时间,近期出现了一些新型折射率测量方法,如:基于石墨烯全内反射结构折射率测量方法,通过采用监测光强来测量折射率,本技术的专利技术人之前的申请ZL201210696836.4中即公开了一种基于石墨烯全内反应结构折射率测定方法和装置,通过利用s偏振和p偏振全内反射时反射率的不同,测量两种偏振光反射的差别来实时测定基底材料上不同浓度溶液(NaCl)的折射率,其相对之前的方法有效提高了响应速度和探测灵敏度,实现了待测材料折射率的实时监测,但是一方面,由于该方法中折射率的变化依赖于待测溶液浓度的变化,而溶液浓度的变化反映到折射率的变化仍然需要一定的时间,限制了其折射率的响应速度(几毫秒);另一方面,该装置采用全反射结构和圆偏振光入射,极大限制了其折射率的探测极限(10-4RIU),该折射率测试方法和装置仍然不能实现对超快弱波动、单分子动力学、微量气体热力学等微弱信号瞬态探测领域的 ...
【技术保护点】
一种基于石墨烯表面波的高灵敏度超快折射率探测装置,包括:探测光源装置(1),提供光束以被石墨烯吸收形成表面波,所述光束为s偏振光或者包含s偏振分量的光;基于石墨烯的折射率探头(2),接收光束以在石墨烯上形成探测窗口,通过石墨烯对表面波的吸收变化以反映待测样品的折射率变化,并将带有折射率信息的反射光进一步反射;信息光束提取装置(3),接收带有折射率信息的反射光,从中进一步提取出s偏振光分量光束;光电探测器(4),接收s偏振光分量光束,并将接收到的光强度值转换为电压值;采集芯片和计算机(5),采集光电探测器(4)输出的电压值,通过计算机计算处理,将电压信号转换成相应的折射率值显示出来;其中,所述折射率探头(2)自下而上依次为耦合棱镜(21)、透明基底(22)、结合至基底(22)表面的石墨烯膜(23),所述石墨烯膜(23)的表面进一步设置有样品槽,样品槽(24)内进一步设置有能够使待测样品折射率发生快速微弱变化的声波发生装置(25),样品槽内的待测样品与石墨烯膜直接接触。
【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯表面波的高灵敏度超快折射率探测装置,包括:探测光源装置(1),提供光束以被石墨烯吸收形成表面波,所述光束为s偏振光或者包含s偏振分量的光;基于石墨烯的折射率探头(2),接收光束以在石墨烯上形成探测窗口,通过石墨烯对表面波的吸收变化以反映待测样品的折射率变化,并将带有折射率信息的反射光进一步反射;信息光束提取装置(3),接收带有折射率信息的反射光,从中进一步提取出s偏振光分量光束;光电探测器(4),接收s偏振光分量光束,并将接收到的光强度值转换为电压值;采集芯片和计算机(5),采集光电探测器(4)输出的电压值,通过计算机计算处理,将电压信号转换成相应的折射率值显示出来;其中,所述折射率探头(2)自下而上依次为耦合棱镜(21)、透明基底(22)、结合至基底(22)表面的石墨烯膜(23),所述石墨烯膜(23)的表面进一步设置有样品槽,样品槽(24)内进一步设置有能够使待测样品折射率发生快速微弱变化的声波发生装置(25),样品槽内的待测样品与石墨烯膜直接接触。2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:探测光源装置(1)提供的光束为线偏振、圆偏振或椭圆偏振,光源的波长为单一...
【专利技术属性】
技术研发人员:邢飞,闫立群,
申请(专利权)人:北京碳世纪科技有限公司,邢飞,
类型:新型
国别省市:北京,11
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