【技术实现步骤摘要】
局部表面等离子共振光纤型pH值测量方法及传感器
本技术专利技术一种采用光纤倏逝波激发贵金属纳米阵列和氧化还原石墨烯与聚丙烯(rGO-Pani)混合物界面，形成局部表面等离子共振效应(LSPR)的溶液pH值传感器，尤其包含光纤LSPR传感装置。
技术介绍
pH值是溶液中H+离子浓度的一种标度，也就是人们所熟知的溶液酸碱度的衡量标准。在化学反应、生物化学、环境科学、临床诊断化验、食品过程控制、制药合成、生物演化(如细菌、酶、DNA和细胞)等过程中，液体的pH值都起到至关重要的作用，pH值轻微的变化都会影响反应机制和生成结果，因此，在化学或者生物反应过程中对pH值的及时、精确的检测和控制都具有十分重要的意义。传统测量pH值的手段是使用pH试纸，将试纸浸入待测溶液，试纸随溶液酸碱度改变颜色，然后用比色卡对比确定溶液的pH值，不论是“广泛试纸”还是“精密试纸”，这种方法检测精度最高不会超过0.1；采用电极法测量溶液pH值可以提高检测精度，主要原理是溶液中H+离子的浓度会改变溶液的电导率，从而在玻璃电极和参考电极之间产生相应的电位差，但这种方法在高碱度情况下会存在“碱误差”，...
【技术保护点】
1.一种局部表面等离子共振光纤型pH值测量传感器，其特征是，包括少模长周期光纤光栅模式转换模块和裹覆金属纳米颗粒、石墨烯rGO和聚苯胺Pani复合纳米材料的传感单元两个模块，两个模块级联在一起，入射光输入到模式转换模块，使LP01基模的能量转移到LP02高阶模上，然后通过传感单元，使LP02高阶模与包层中的低阶模式耦合来感知外界液体PH的变化，反映在透射谱中波长会发生漂移，建立PH值与波长变化量之间的关系，实现对外界待测物质的pH值传感测量。
【技术特征摘要】
1.一种局部表面等离子共振光纤型pH值测量传感器，其特征是，包括少模长周期光纤光栅模式转换模块和裹覆金属纳米颗粒、石墨烯rGO和聚苯胺Pani复合纳米材料的传感单元两个模块，两个模块级联在一起，入射光输入到模式转换模块，使LP01基模的能量转移到LP02高阶模上，然后通过传感单元，使LP02高阶模与包层中的低阶模式耦合来感知外界液体PH的变化，反映在透射谱中波长会发生漂移，建立PH值与波长变化量之间的关系，实现对外界待测物质的pH值传感测量。2.如权利要求1所述的局部表面等离子共振光纤型pH值测量传感器，其特征是，模式转换模块是在少模光纤上用CO2激光器直接写入长周期光栅，用以实现少模纤芯中的模式转换，将低阶模转变为高阶模，该高阶模进入级联的由同种少模光纤制备的传感单元；所述同种少模光纤侧面/端面为贵金属纳米微结构薄膜覆盖，rGO-Pain薄膜覆盖于周期性排列的所述贵金属纳米微结构薄膜构成金属-介质界面；所述高阶模进入级联的传感单元，高阶模态倏逝波激发贵金属纳米微结构薄膜周期性阵列，形成局部表面等离子共振LSPR，其共振频率受贵金属纳米颗粒和rGO-Pain薄膜介电特性的影响并与待测溶液pH值具有间接的物理关联，从而获得传感灵敏度检测。3.一种局部表面等离子共振光纤型pH值测量方法，其特征是，采用还原氧化石墨烯rGO和聚苯胺Pani两种材料制备出对溶液H+和OH-离子浓度敏感的纳米混合材料，构成传感介质；用少模光纤中传输的光通过模式转换作为泵浦光源，激发光纤侧面/端面上的贵金属纳米颗粒，将rGO-Pain薄膜覆盖于周期性排列的所述贵金属纳米颗粒上构成金属-介质界面，用少模光纤中的高阶模态倏逝波激发金属纳米颗粒阵列形成局部表面等离子共振LSPR，其共振频率受金属纳米颗粒和rGO-Pain薄膜介电特性的影响并与待测溶液pH值具有间接的物理关联，获得pH值与透射光谱中LSPR波长凹陷之间的关联，从而进行pH值检测。4.如权利要求3所述的局部表面等离子共振光纤型pH值测量方法，其特征是，对光纤的...
【专利技术属性】
技术研发人员：桑梅，董洁，王双，韩群，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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