本发明专利技术提供了一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器和器件制备方法。SERS微流检测器由传输多模光纤和特氟龙管制成，器件的制备方法主要包括：利用静电吸附力使金纳米粒子暂时固定在特氟龙管内壁；利用加热软化的方法使金纳米粒子嵌定在特氟龙管内壁；利用熔融塌陷的方法使特氟龙管与传输多模光纤连接；利用激光烧蚀的方法在特氟龙管侧面加工液体样品流出孔，即得到SERS微流检测器。本发明专利技术应用微流通道的结构提高光与液体样品的相互作用长度；应用金纳米粒子对拉曼信号进行放大；应用液芯光波导原理减小了拉曼信号光的传输损耗，使该检测器对液体样品的拉曼光谱检测效果更好，具有高灵敏度、样品量少、测量方便、重复性高等优势。
【技术实现步骤摘要】
一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器
本专利技术涉及表面增强拉曼散射(SERS)检测技术、微流体检测技术和光纤传感
，涉及一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器、器件制备方法。
技术介绍
拉曼光谱检测技术的特点在于能够精准的在分子水平上研究物质的结构信息，具有无破坏、灵敏度高、检测时间短等优点。同时由于水的拉曼光谱偏移较远，利用拉曼光谱检测溶液中的样品时可以不受水的影响。但传统的拉曼信号非常微弱，难以实现对液体中微量物质的检测。SERS光谱检测技术是一种常见的拉曼光谱检测技术，由于其能够增强极弱的拉曼信号而被广泛的研究与应用，已经在生命科学领域、医疗诊断领域、食品检测领域以及环境监测领域中发挥越来越重要的作用。SERS技术最初是将样品置于粗糙的金属基底(金、银或铜)上面，待测物质与金属基底相接触产生SERS效应，得到增强的拉曼信号。但由于基底与待测物质接触面积有限，往往检测效果不佳，效率很低。后来，SERS检测技术利用金属纳米粒子作为基底，但由于激发光的作用范围很小，仅为几到几十平方微米的小光斑，导致受到激发的待测样品数量少，SERS检测效率不高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器和器件制备方法。应用微流通道的结构提高激发光与待测液体样品的相互作用长度，应用金纳米粒子对拉曼信号进行放大，应用液芯光波导原理减小了拉曼信号光的传输损耗，最终获得一种高灵敏度、样品量少、测量方便、重复性高的SERS检测方法。本专利技术的第一目的是公开一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器，包括传输多模光纤、液体样品流出孔、特氟龙管、金纳米粒子和液体样品流入端；所述的传输多模光纤与特氟龙管相连，特氟龙管内壁较均匀的嵌有金纳米粒子，特氟龙管侧壁设有液体样品流出孔，用于废液流出。本专利技术所述的传输多模光纤用作光传进特氟龙管的通道，也是SERS信号的传出通道，多模光纤纤芯直径110μm，包层直径125μm。本专利技术所述的特氟龙管用作检测器的微流通道，并且形成液芯光波导，内径为203μm，外径为254μm，长度为2cm，折射率为1.29。本专利技术所述的金纳米粒子为粉末状，粒子直径为20～30nm。本专利技术第二目的是公开一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器的制备方法，步骤如下：以静电吸附的方式使金纳米粒子暂时固定在特氟龙管内壁，以超声震荡的方法使金纳米粒子较均匀地分散，然后，再以加热的方法使特氟龙管软化，使金纳米粒子微微陷入软化的特氟龙管内表面，降温硬化后，得到内表面嵌有金纳米粒子的微流检测通道。利用光纤熔接机，使特氟龙管熔融塌缩，与多模光纤连接，最后采用激光烧蚀的方法在特氟龙管侧面打孔，形成液体样品流出孔，最后得到内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器。本专利技术所述的使特氟龙管软化的加热温度为200～210℃，保持该温度加热时间为8～10min。本专利技术所述的特氟龙管与多模光纤的连接，使用光纤熔接机手动模式完成，将传输多模光纤插入特氟龙管中约5mm，对重叠部分进行放电，使特氟龙管熔融塌缩与传输多模光纤紧密连接。本专利技术所述的液体样品流出孔位于传输多模光纤与特氟龙管熔接点旁50μm处，利用激光加工系统在特氟龙管侧面烧蚀获得，液体样品流出孔的直径为90μm。本专利技术的有益效果是：一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器，特氟龙管同时具有微流通道和液芯光波导的作用，微流通道的结构提高了激发光与待测液体样品的相互作用长度，微流通道内的金纳米粒子对拉曼信号进行放大。应用液芯光波导原理减小了拉曼信号光的传输损耗，使SERS微流检测器的灵敏度得到了极大的提升，同时还具有所需待测样品量少、检测速度快、可重复多次利用等优势。基于上述SERS微流检测器的制备方法简单易操作、成本低廉、方便批量生产。基于上述SERS微流检测器检测过程简单，光直接聚焦在传输多模光纤端面后进行传导，使聚焦的激发光利用率高，能够充分与待测样品相接触，实现对微量样品进行稳定且高效的检测，规避了传统的液体样品难以聚焦的风险。在医疗检测领域，我们将探头集成到多模光纤上，就可以进行内窥镜内的实时检测，突破内窥镜只用于“看”的僵局，真正实现内窥镜的测量技术的优势。附图说明图1为SERS微流检测器结构示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。参见附图1，它是一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器，包括：传输多模光纤(1)、液体样品流出孔(2)、特氟龙管(3)、金纳米粒子(4)和液体样品流入端(5)。传输多模光纤(1)与特氟龙管(3)相连，特氟龙管(3)内壁较均匀的嵌有金纳米粒子(4)，特氟龙管(3)侧壁设有液体样品流出孔(2)用于废液流出。检测过程中，待测液体样品由液体样品流入端(5)流入并充满特氟龙管(3)，拉曼光谱仪发出的光经过传输多模光纤(1)入射到特氟龙管(3)内，使特氟龙管(3)内的待测液体样品被激发，产生的拉曼光谱信号被金纳米粒子(4)放大，拉曼信号被限制在特氟龙管(3)内并被传输多模光纤(1)端面接收后，传输至拉曼光谱仪，得到待测液体样品的SERS光谱。参见附图1，本专利技术所提供的基于一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器的制备方法，包括：以静电吸附的方式使金纳米粒子(4)暂时固定在特氟龙管(3)内壁，以超声震荡的方法使金纳米粒子(4)较均匀地分散，然后，再以加热的方法使特氟龙管(3)软化，加热温度为200～210℃，保持温度时间为8～10min，使金纳米粒子(4)微微陷入软化的特氟龙管(3)内表面，降温硬化后，得到内表面嵌有金纳米粒子(4)的微流检测通道。利用光纤熔接机，将传输多模光纤(1)一端放入特氟龙管中约5mm，基于重叠部分进行放电，使特氟龙管(4)熔融塌缩，与传输多模光纤(1)相连，最后采用激光烧蚀的方法在特氟龙管(3)侧面打孔，形成液体样品流出孔(2)，最后得到内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器。本领域技术人员清楚地知道，根据本专利技术方法，可以对多种微量液体分子进行稳定且高效的检测，在技术特征不发生冲突的情况下，可以进行组合与优化设计。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器，其特征在于该检测器包括传输多模光纤(1)、液体样品流出孔(2)、特氟龙管(3)、金纳米粒子(4)和液体样品流入端(5)；待测液体样品由液体样品流入端(5)流入并充满特氟龙管(3)，拉曼光谱仪发出的光经过传输多模光纤(1)入射到特氟龙管(3)内，使特氟龙管(3)内的待测液体样品被激发，产生的拉曼光谱信号被金纳米粒子(4)放大，拉曼信号被限制在特氟龙管(3)内并被传输多模光纤(1)端面接收后，传输至拉曼光谱仪，得到待测液体样品的SERS光谱。/n
【技术特征摘要】
1.一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器，其特征在于该检测器包括传输多模光纤(1)、液体样品流出孔(2)、特氟龙管(3)、金纳米粒子(4)和液体样品流入端(5)；待测液体样品由液体样品流入端(5)流入并充满特氟龙管(3)，拉曼光谱仪发出的光经过传输多模光纤(1)入射到特氟龙管(3)内，使特氟龙管(3)内的待测液体样品被激发，产生的拉曼光谱信号被金纳米粒子(4)放大，拉曼信号被限制在特氟龙管(3)内并被传输多模光纤(1)端面接收后，传输至拉曼光谱仪，得到待测液体样品的SERS光谱。
2.权利要求1所述的一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器的制备方法，其特征在于，所述的金纳米粒子(4)以静电吸附的方式暂时固定于特氟龙管(3)内壁，然后以超声震荡方法使其较均匀地分散开，再以加热的方法使特氟龙管(3)软化，使金纳米粒子(4)微微陷入软化的特氟龙管(3)内表面，降温硬化后，得到内表面嵌有金纳米粒子(4)的微流检测通道；传输多模光纤(1)与特氟龙管(3)采用熔融塌缩的方法相连，利用光纤熔接机加工获得；液体样品流出孔(2)采用激光烧蚀的方法在特氟龙管(3)侧面加工获得。
3.根据权利要求1所述的一种内嵌金纳米粒子的SERS微流检测器，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧芳，栗铭潞，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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