基于金属光栅太赫兹超表面的液体折射率传感系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于金属光栅太赫兹超表面的液体折射率传感系统，包括用以液体折射率检测的高阻硅棱镜耦合式金属光栅太赫兹超表面传感装置和实时对探测到的太赫兹光谱信息进行可视化与处理的后处理系统。本发明专利技术以金属光栅太赫兹超表面为载体，通过高阻硅棱镜耦合器激发出金属光栅太赫兹超表面上高动量的表面等离子体激元（SPP）波，利用该SPP波极强的介电敏感性来实现金属光栅表面凹槽中待测液体样品折射率的传感检测，不仅大大提高了传感系统的传感灵敏度，而且最大程度缓解了极性液体对太赫兹波的强吸收，实现对液体样品折射率的有效传感检测。有效传感检测。有效传感检测。

【技术实现步骤摘要】
基于金属光栅太赫兹超表面的液体折射率传感系统及方法


[0001]本专利技术属于太赫兹液体折射率传感领域，具体涉及一种基于金属光栅太赫兹超表面的液体折射率传感系统及方法。

技术介绍

[0002]金属微结构太赫兹超表面可以改变太赫兹波传输过程中的空间分布，支持表面等离子体激元的产生，从而实现太赫兹电磁场在金属中的亚波长约束，带来显著的电场增强效应。这一重要的特性非常有利于增强太赫兹波与样品之间的相互作用，能够对微量样品进行定性或定量的传感检测。因此，非常适合作为太赫兹传感检测的平台。由于太赫兹超表面传感器具有实时、无损、免标记以及高灵敏度的检测特性，其一直被认为是生物医学工程领域一项令人振奋的创举。
[0003]目前，现有的太赫兹超表面传感系统普遍采用基于复杂几何金属表面结构的太赫兹超表面，存在离散电场增强分布的限制，因此系统的传感灵敏度非常受限。其次，由于大多太赫兹超表面传感系统采用直接照射激发SPP波的传感方式，仅局限于低损耗固体样品的传感检测或者检测之前需对样品作脱水、干燥处理。因为当检测样品具有较高的损耗时，例如水等极性液体会引起入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属光栅太赫兹超表面的液体折射率传感系统，其特征在于，包括用以液体折射率检测的高阻硅棱镜耦合式金属光栅太赫兹超表面传感装置和实时对探测到的太赫兹光谱信息进行可视化与处理的后处理系统。2.根据权利要求1所述的基于金属光栅太赫兹超表面的液体折射率传感系统，其特征在于，所述太赫兹超表面传感装置包括传感装置控制系统、金属光栅太赫兹超表面、高阻硅棱镜、太赫兹发射器、太赫兹探测器；所述金属光栅太赫兹超表面作为载待测液体样品和激发SPP波的载体；所述高阻硅棱镜安装在太赫兹发射器与太赫兹探测器之间，作为耦合器实现入射太赫兹波与金属光栅太赫兹超表面支持的SPP波之间的高动量匹配；所述传感装置控制系统分别与直线位移平台、太赫兹发射器、太赫兹探测器连接。3.根据权利要求2所述的基于金属光栅太赫兹超表面的液体折射率传感系统，其特征在于，所述金属光栅太赫兹超表面包括维亚波长凹槽阵列结构表面和镀于维亚波长凹槽阵列结构表面的金膜。4.根据权利要求3所述的基于金属光栅太赫兹超表面的液体折射率传感系统，其特征在于，所述凹槽结构单元周期为60μm，宽度为20
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30μm，槽深为90μm。5.根据权利要求1所述的基于金属光栅太赫兹超表面的液体折射率传感系统，其特征在于，所述高阻硅棱镜外形呈三棱柱，采用折射率n
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＝3.416的高电阻率硅材料。6.根据权利要求1
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5任一所述的基于金属光栅太赫兹超表面的液体折射率传感系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将高阻硅棱镜安装固定在太赫兹发射器与太赫兹探测器之间，作为耦合器实现入射太赫兹波与金属光栅太赫兹超表面支持的表面等离子体激元SPP之间的高动量匹配，激发出高动量的SPP波模式，形成太赫兹衰减全反射时域光谱检测光路，并以该检测光路探测得到的太赫兹信号为参考信号；步骤S2：以金属光栅太赫兹超表面为载体，将待测液体样品装载在太赫兹超表面的表面凹槽微流道中；步骤S3：利用直线位移平台将金属光栅太赫兹超表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄异，钟宇杰，钟舜聪，林廷玲，曾秋铭，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：