一种基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器制造技术

本发明专利技术提供一种基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器，包括：宽谱光源、多模光纤、光纤传感单元和光谱仪，所述光纤传感单元通过所述多模光纤分别与所述宽谱光源和所述光谱仪相连接，所述光纤传感单元包括表面由内至外依次镀有一层介质膜和一层金属膜的无芯光纤。本发明专利技术所提供的传感器，相比于结构为光纤/金属膜/待测物的普通光纤表面等离激元共振传感器而言，实现了在同一位置进行细胞平均折射率和温度的双参量测量，温度补偿结果准确度更高，传感器灵敏度更高，检测精度更高。

A Long Range Surface Plasmon Resonance Sensor Based on Coreless Optical Fiber

The invention provides a long-range surface plasmon resonance sensor based on coreless optical fibers, including a broad-spectrum light source, a multimode optical fiber, an optical fiber sensing unit and a spectrometer. The optical fiber sensing unit is connected with the broad-spectrum light source and the spectrometer respectively through the multimode optical fibers, and the optical fiber sensing unit includes a surface. Coreless optical fibers are coated with a dielectric film and a metal film from inside to outside. Compared with the ordinary optical fiber surface plasmon resonance sensor with the structure of optical fiber/metal film/object to be measured, the sensor realizes the double parameter measurement of the average refractive index and temperature of cells at the same position, and the temperature compensation result has higher accuracy, higher sensitivity and higher detection accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器
本专利技术涉及生物量检测
，具体而言，尤其涉及一种基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器。
技术介绍
目前用于核酸、蛋白质等生物量的检测技术中，电化学法灵敏度低、稳定性较差；酶联免疫法对酶的活性要求较高，对仪器的要求高，因此费用较高，而且外界环境温度的变化很可能影响酶的活性；荧光法会对被测物的活性产生影响，并且检测时间较长；商业化的表面等离激元共振仪器虽然灵敏度高、稳定性好、能够实现快速检测，但是价格昂贵、体积大、不适合远程测量。因此，光纤表面等离激元共振传感器以其灵敏度高、制作灵活、体积小、抗电磁干扰和适合远程测量等优势越来越引起人们更广泛的关注。液相生物量的折射率一般为1.33-1.38，其中，用于检测分析的蛋白质、核酸等生物大分子溶液的折射率为1.33-1.35，细胞的平均折射率为1.35-1.38。然而，随着生物量检测技术的快速发展，目前普通光纤表面等离激元共振传感器所能实现的灵敏度和检测精度量级已经不能很好地满足上述折射率范围的检测要求，尤其是细胞的平均折射率范围较窄，要求传感器要具有很好的传感性能，此外在生物量的检测过程中还要考虑温度交叉敏感的影响。而现有技术是通过级联结构实现折射率和温度的双参量测量，这种级联结构中含有两个传感单元，分别用来测量温度和折射率，不能实现在同一位置进行双参测量。
技术实现思路
根据上述提出的现有技术的光纤表面等离激元共振传感器灵敏度不高，半峰宽较宽，检测精度低，测温和测折射率不在同一位置，温度补偿结果不准确的技术问题，而提供一种基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器。本专利技术主要利用包括表面镀有介质膜和金属膜的无芯光纤的光纤传感单元，从而起到对细胞平均折射率高灵敏度和高检测精度的测量，以及在同一位置进行细胞平均折射率和温度的双参量测量，提高了温度补偿结果的准确度。本专利技术采用的技术手段如下：一种基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器，包括：宽谱光源、多模光纤、光纤传感单元和光谱仪，所述光纤传感单元通过所述多模光纤分别与所述宽谱光源和所述光谱仪相连接，所述光纤传感单元包括表面由内至外依次镀有一层介质膜和一层金属膜的无芯光纤。进一步地，所述宽谱光源为波长在200nm-1200nm范围内连续变化的无突变的连续谱氘卤素灯光源。进一步地，所述多模光纤为纤芯折射率为1.4679、包层折射率为1.4613、纤芯直径为105μm、包层直径为125μm、长度为200mm且去除了涂覆层的多模光纤。进一步地，所述无芯光纤为包层折射率为1.4584、包层直径为125μm、长度为10mm且去除了涂覆层的无芯光纤。进一步地，所述介质膜为厚度为500nm的Tb(Ⅲ)络合物薄膜。进一步地，所述金属膜为厚度为40nm的金膜。进一步地，所述光谱仪为检测波长范围为185nm-1150nm，光学分辨率为0.75nm的光谱仪。较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术提供的基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器，相比于结构为光纤/金属膜/待测物的普通光纤表面等离激元共振传感器而言，是基于长程表面等离激元共振，传感器灵敏度更高，检测精度更高。2、本专利技术提供的基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器，相比于级联式折射率和温度双参量测量结构，实现了在同一位置进行细胞平均折射率和温度的双参量测量，温度补偿结果准确度更高。综上，应用本专利技术的技术方案中传感单元只有一个，能够同时实现折射率和温度的测量。因此，本专利技术的技术方案解决了现有技术中的光纤表面等离激元共振传感器灵敏度不高，半峰宽较宽，检测精度低，测温和测折射率不在同一位置，温度补偿结果不准确的问题。基于上述理由本专利技术可在生物量检测技术等领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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为本专利技术所述表面等离激元共振传感器结构示意图。图2为本专利技术所述光纤传感单元结构示意图。图3为不同折射率的标准葡萄糖溶液样本对应的响应透射光谱。图4为图3中光谱图中各个共振谷共振波长和吸收峰峰值与对应折射率的线性拟合曲线；图5为不同温度条件下同一标准葡萄糖溶液样本对应的响应透射光谱。图6为图5中光谱图中各个共振谷共振波长和吸收峰峰值与对应温度的线性拟合曲线。图中：1、宽谱光源；2、多模光纤；3、光纤传感单元；4、光谱仪；31、无芯光纤；32、介质膜；33、金属膜；34、待测物。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术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专利技术。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，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，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。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专利技术的示例性实施方式。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专利技术的范围。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。在本专利技术的描述中，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专利技术和简化描述，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专利技术保护范围的限制：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“在其他器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器，其特征在于，包括：宽谱光源、多模光纤、光纤传感单元和光谱仪，所述光纤传感单元通过所述多模光纤分别与所述宽谱光源和所述光谱仪相连接，所述光纤传感单元包括表面由内至外依次镀有一层介质膜和一层金属膜的无芯光纤。

【技术特征摘要】
1.一种基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器，其特征在于，包括：宽谱光源、多模光纤、光纤传感单元和光谱仪，所述光纤传感单元通过所述多模光纤分别与所述宽谱光源和所述光谱仪相连接，所述光纤传感单元包括表面由内至外依次镀有一层介质膜和一层金属膜的无芯光纤。2.根据权利要求1所述的基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器，其特征在于，所述宽谱光源为波长在200nm-1200nm范围内连续变化的无突变的连续谱氘卤素灯光源。3.根据权利要求1所述的基于无芯光纤的长程表面等离激元共振传感器，其特征在于，所述多模光纤为纤芯折射率为1.4679、包层折射率为1.4613、纤芯直径为105μm、包层直径为125μm、长度为20...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，井建迎，李思远，朱琦，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21