本发明专利技术专利提供了一种监测铜离子/细菌双参量光纤传感装置及实现方法，它包括ASE光源、光纤耦合器、传感单元、铜离子/细菌容纳装置、光电转换器、信号处理模块。本发明专利技术专利通过光纤进行传感，利用法珀腔原理，使ASE光源发出的光在法珀腔中产生干涉光谱，通过对干涉光谱的检测，测量铜离子/细菌，并且通过信号处理模块，实现数字输出，达到可以在计算机上显示的目的。本发明专利技术降低了传感单元的尺寸，增加了传感的灵敏度，降低了不同参量的交叉影响，实现了同时监测铜离子/细菌的目的。同时可以在主机上输出，实现了对铜离子/细菌的实时监测。实现了对铜离子/细菌的实时监测。实现了对铜离子/细菌的实时监测。
【技术实现步骤摘要】
一种监测铜离子/细菌双参量光纤传感装置及实现方法
[0001]本专利技术属于生物传感监测领域，具体涉及一种监测铜离子/细菌双参量光纤传感装置及实现方法。
技术介绍
[0002]目前，生物传感系统的发展逐渐完善，生物系统的监测装置也随之越来越完善，其中在生物系统中，铜离子/细菌都会对生物系统具有十分高的影响，对生物系统的铜离子/细菌监测十分重要。目前，采用光学方法实现对铜离子/细菌监测的装置和方法有很多。
[0003]例如T.Liu等人(T.Liu,C.Zhang,S.Wang,J.Jiang,K.Liu,X.Zhang,X.Wang,Simultaneous Measurement of Pressure and Temperature Based on A djustable Line Scanning Polarized Low-Coherence Interferometry With Compens ation Plate，IEEE Photonics Journal,2018,10(4),1-9.)提出了一种基于法珀腔原理的测量温度和压力的光学传感装置，通过双法珀腔的设计，实现了两个参量的测量；Xujie Su等人(Xujie Su,Yujie Han,Zhiguang Liu,Lifang Fan Yujing Guo,One-pot synthesized AuNPs/二硫化钼/rGO nanocomposite as sensitive el ectrochemical aptasensing platform for nucleolin detectionJoumal of Electroanaly tical Chemistry,2020,859,113868.)提出了用一种方法来实现AuNPs/二硫化钼/rGO复合材料的制备；W.Li等人(W.Li,Y.Yuan,J.Yang,L.Yuan,In-fiber integrated high sensitivity temperature sensor based on long Fabry-Perot resonat or,Optics Express,2019,27(10):14675-14683.)提出了一种用两根涂有金膜的光子晶体光纤熔接成法珀腔，通过法珀腔长度的变化，进行温度的测量；Z.Di ng等人(Z.Ding,Y.Du,T.Liu,K.Liu,B.Feng,J.Jiang,Distributed optical fiber铜rrent sensor based on magnetostriction in OFDR,IEEE Photonics Tech nology Letters,2015,27(19),2055-2058.)提出了磁致伸缩Fe-Co-V合金附着在光子晶体光纤上，电流产生磁场变化时薄膜发生应变变化，通过测量OFDR的R BS谱移测量应变变化，进而进行电流测量；Li Han Chen等(Wenjie Zhu,Jin gxuan Wang,Di Wu,Xitong Li,Yongming Luo,Caiyun Han,Wenhui Ma&S ufang He Investigating the Heavy Metal Adsorption of Mesoporous Silica Mate rials Prepared by Microwave Synthesis Nanoscale Research Letters volume 2017,12,323)提出了一种合成介孔二氧化硅的方法，并对重金属离子的吸附效果进行了研究。
[0004]虽然上述研究者采用法珀腔原理测量温度，或者利用磁致伸缩材料与光纤布拉格光栅结合测量电流磁场，虽然测装置在安全性、测量范围、测量精度以及装置的便携度上有了很大的改善；但是，并没有同时监测双参量或者本身接结构以及材料均不存在显著优势，而且由于温度和压力都在同一零件上产生变化，同时测量会产生交叉影响；T.Liu等人测量参量不是同时进行；Xujie Su采取的制备方法复杂；H.Zhao等人所采用的巨磁致伸缩材料是利用环氧树脂粘在光线布拉格光栅上，粘结剂影响材料的灵敏度，进而影响监测的灵敏度，而且磁路的设置减小了装置的便携性；W.Li等人采用两根光纤熔接的方式，由于折射率
不能完全相同，对干涉信号有影响，影响测量精度；Li Han Chen选取的材料敏感性低。
[0005]因此针对现有技术的灵敏度不高、长期运行稳定性差、易产生交叉影响、不能同时测量双参量等问题，提出了一种灵敏度高、稳定性好、可同时监测铜离子/细菌双参量光纤传感器装置和方法。
技术实现思路
[0006]本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]技术方案：一种监测铜离子/细菌双参量光纤传感装置及实现方法，其特征在于，它包括ASE光源(1)、光纤耦合器(2)、传感单元(3)、铜离子/细菌容纳装置(4)、光电转换器(5)、信号处理模块(6)；
[0008]所述传感单元(3)包括光子晶体光纤(3-1)、玻璃插芯(3-2)、掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)和二氧化硅纳米管(3-4)、硅膜片(3-5)，其中：
[0009]光子晶体光纤(3-1)和硅膜片(3-5)内表面形成空气法珀腔，并且此空气法珀腔的腔长约为20nm，硅膜片(3-5)自身构成硅法珀腔，硅法珀腔的腔长为硅膜片(3-5)的厚度40μm；
[0010]掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)和二氧化硅纳米管(3-4)使用CVD方法制备而成，在制备过程当中选择循环通入氮气，作为保护，以免掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)与其反应，最后高压定形；
[0011]传感单元(3)中光子晶体光纤(3-1)插入玻璃插芯(3-2)中，玻璃插芯(3-2)、掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)和二氧化硅纳米管(3-4)、硅膜片(3-5)依次叠放并粘结并封装后构成传感单元(3)；
[0012]传感单元(3)中掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)使用的材料为掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)，掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)，二氧化硅纳米管的制备方法如下：
[0013]在二氧化硅衬底上用电子束蒸发器沉积钼层，然后将衬底放置在管式炉的中心，纯硫被放置在同一石英管中的逆风低温区，石英管首先保持在高纯度氮气的流动保护气氛中，经过氮气吹扫30分钟后，炉内温度在40分钟内从室温逐渐升高到500℃，然后在90分钟内温度从500℃升高到800℃，并保持不变，在800℃冷却10分钟后，在120分钟冷却到室温，二硫化钼层的厚度取决于预沉积的钼的厚度；
[0014]用氧化石墨烯(RGO)、环氧丙烷-3、4、9、10四羧酸四钠盐(TPAS)或环氧丙烷-3，4，9，10四羧基二酐(PTCDA)对二氧化硅/硅衬底进行涂覆，将三氧化钼粉末置于陶瓷容器中，预处理的二氧化硅/硅衬底正面放在容器的顶部；在三氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种监测铜离子/细菌双参量光纤传感装置及实现方法，其特征在于：它包括ASE光源(1)、光纤耦合器(2)、传感单元(3)、铜离子/细菌容纳装置(4)、光电转换器(5)、信号处理模块(6)；所述传感单元(3)包括光子晶体光纤(3-1)、玻璃插芯(3-2)、掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)和二氧化硅纳米管(3-4)、硅膜片(3-5)，其中：光子晶体光纤(3-1)和硅膜片(3-5)内表面形成空气法珀腔，并且此空气法珀腔的腔长约为20nm，硅膜片(3-5)自身构成硅法珀腔，硅法珀腔的腔长为硅膜片(3-5)的厚度40μm；掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)和二氧化硅纳米管(3-4)使用CVD方法制备而成，在制备过程当中选择循环通入氮气，作为保护，以免掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)与其反应，最后高压定形；传感单元(3)中光子晶体光纤(3-1)插入玻璃插芯(3-2)中，玻璃插芯(3-2)、掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)和二氧化硅纳米管(3-4)、硅膜片(3-5)依次叠放并粘结并封装后构成传感单元(3)；传感单元(3)中掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)使用的材料为掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)，掺杂银、金、二维二硫化钼材料(3-3)，二氧化硅纳米管的制备方法如下：在二氧化硅衬底上用电子束蒸发器沉积钼层，然后将衬底放置在管式炉的中心，纯硫被放置在同一石英管中的逆风低温区，石英管首先保持在高纯度氮气的流动保护气氛中，经过氮气吹扫30分钟后，炉内温度在40分钟内从室温逐渐升高到500℃，然后在90分钟内温度从500℃升高到800℃，并保持不变，在800℃冷却10分钟后，在120分钟冷却到室温，二硫化钼层的厚度取决于预沉积的钼的厚度；用氧化石墨烯(RGO)、环氧丙烷-3、4、9、10四羧酸四钠盐(TPAS)或环氧丙烷-3，4，9，10四羧基二酐(PTCDA)对二氧化硅/硅衬底进行涂覆，将三氧化钼粉末置于陶瓷容器中，预处理的二氧化硅/硅衬底正面放在容器的顶部；在三氧化钼粉末旁边放置一个单独的含硫粉末的陶瓷容器，可以将星形二硫化钼合并成一个连续的二硫化钼薄膜，其横向尺寸可达2mm再利用化学方法掺入银、金并将材料进行切割，切成宽为20nm的矩形二维材料；按质量分数，称取6份的碲纳米线加入到含有60份无水乙醇的烧杯中，磁力搅拌1小时使得分散均匀；按质量分数，将20份体积比为1：11的正硅酸乙/无水乙醇混合溶液逐滴滴加到溶液中；滴加完毕后，将上述体系遮光搅拌5小时；搅拌结束后在温度80度，压力0.3Mpa下减压蒸馏50分钟；...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈涛，王振家，恭艾娜，陈姣姣，刘驰，宋明歆，姜金刚，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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