【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及拉曼光谱气体分析领域，具体的说，是涉及一种表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法。
技术介绍
1、拉曼光谱是一种广泛应用的测量技术，它能利用单一激光光源实现固体、液体、以及气体(除单原子分子外)的快速检测分类。入射光子与分子(或原子)相互作用，由于分子振动的激发或负激发作用，有一小部分散射光子会产生光频率的偏移，这种波长的偏移取决于对应分子的电子环境、分子键合、对称性、有关结构等具体情况，所以拉曼光谱具有分子“指纹”特性。此外，拉曼技术还具有样本处理方法简单、受干扰物影响小、能原位检测等优势，在分析化学、生物医学、环境科学等领域具有重要的应用前景。尽管如此，拉曼效应是一种弱效应，拉曼散射光强度仅为入射光强度的10-10，在实际应用中很容易湮没在背景信号中难以获得理想的拉曼图谱。
2、得益于表面增强拉曼散射技术(surface enhanced raman scattering,sers)的发展，样品表面或近表面的局域表面等离子体共振(localized surface plasmonresonance,lspr)效应可以使得吸附分子的拉曼散射信号增强至106-109，最低可实现单分子水平检测。因此，将具有lspr效应的贵金属纳米结构基底置于拉曼光谱仪的焦点位置用于提高光谱仪的检测灵敏度，逐渐成为近年来研究的热点。如：有的以陶瓷材料为基底通过真空镀膜工艺制备了纳米陶瓷探针，与拉曼光谱仪配套使用对物质分子的拉曼信号可以提供4-8个数量级的增强；有的采用光子晶体技术制造的klarite芯片密布纳米尺度的条
3、由于上述技术壁垒，导致现有的拉曼气体分析仪的探测效率不足。以上问题，值得解决。
技术实现思路
1、为了克服现有拉曼气体分析仪的探测效率的技术的不足，本专利技术提供一种表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法。
2、本专利技术技术方案如下所述：
3、一种表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，在毛细管内壁形成金属纳米孔洞结构作为气体分子的热点吸附区域；在毛细管两端设置经端面修饰的光纤或玻璃，使得毛细管内部形成一个谐振腔室；激励光通过其中一侧的所述光纤射入所述谐振腔室，并通过两端的光纤或玻璃端面来回反射；待测气体进入所述谐振腔室，其气体分子于所述热点吸附区域与激励光作用激发出拉曼散射光，并通过其中一端的光纤端面射出所述谐振腔室进入拉曼光谱仪。
4、根据上述方案的本专利技术，在毛细管内壁形成金属纳米孔洞结构之前，先进行预处理，包括：
5、步骤101、除有机物；
6、使用食人鱼溶液浸泡毛细管，处理时间为30分钟；
7、步骤102、水洗。
8、进一步的，完成毛细管预处理后，在毛细管内壁生长金属纳米孔洞结构，步骤包括：
9、步骤201、在毛细管内壁形成底层金属层；
10、步骤202、采用含有纳米粒子的金属水溶液作为还原剂，形成含有纳米粒子的金属层；
11、步骤203、去除纳米粒子，在毛细管内壁形成金属纳米孔洞结构。
12、优选的，所述步骤201中，底层金属层为银层或者金层。
13、进一步的，所述步骤201包括：制备银氨溶液；采用银镜反应在毛细管内壁形成银层作为底层金属层。
14、更进一步的，制备银氨溶液的步骤包括：
15、步骤a、将氢氧化钠溶液和硝酸银溶液充分混合；
16、步骤b、逐滴滴加稀氨水溶液，直到沉淀消失得到银氨溶液。
17、进一步的，步骤202中，所述纳米粒子为金属纳米材料或者非金属纳米材料。
18、优选的，金属纳米粒子为银纳米粒子或者金纳米粒子，非金属纳米粒子为聚苯乙烯微球、二氧化硅微球。
19、根据上述方案的本专利技术，所述在毛细管两端设置经端面修饰的光纤，包括以下步骤：
20、步骤3a、毛细管一端插入端面镀金膜的第一空芯光纤，所述金膜用于反射激励光和拉曼散射光；
21、步骤4a、毛细管另一端插入端面镀滤光膜的大芯径光纤，所述滤光膜用于反射激励光且透过拉曼散射光；
22、步骤5a、金膜和滤光膜使得毛细管内部形成谐振腔室。
23、进一步的，激励光通过其中一侧的所述光纤射入所述谐振腔室，待测气体进入所述谐振腔室，激发出的拉曼散射光通过其中一端的光纤端面射出所述谐振腔室，包括以下步骤：
24、步骤6a、激励光从所述第一空芯光纤的空芯孔进入所述谐振腔室；
25、步骤7a、气体从所述第一空芯光纤与毛细管之间的缝隙进入所述谐振腔室；
26、步骤8a、激发出的拉曼散射光通过所述大芯径光纤的端面射出所述谐振腔室。
27、根据上述方案的本专利技术，所述在毛细管两端设置经端面修饰的光纤，包括以下步骤：
28、步骤3b、毛细管一端插入第二空芯光纤和小芯径光纤，所述第二空芯光纤的端面镀金膜，所述小芯径光纤的端面镀滤光膜；所述金膜用于反射激励光和拉曼散射光，所述滤光膜用于反射激励光且透过拉曼散射光；
29、步骤4b、毛细管的另一端密封设置玻璃，且玻璃的端面镀全反射金膜；
30、步骤5b、金膜、全反射金膜和滤光膜使得毛细管内部形成谐振腔室。
31、进一步的，所述激励光通过其中一侧的所述光纤射入所述谐振腔室，待测气体进入所述谐振腔室，激发出的拉曼散射光通过其中一端的光纤端面射出所述谐振腔室，包括以下步骤：
32、步骤6b、激励光从所述第二空芯光纤的空芯孔进入所述谐振腔室；
33、步骤7b、气体从所述第二空芯光纤与毛细管之间的缝隙进入所述谐振腔室；
34、步骤8b、激发出的拉曼散射光通过所述小芯径光纤的端面射出所述谐振腔室。
35、根据上述方案的本专利技术，其有益效果在于：
36、本专利技术利用毛细管作为谐振腔室的腔体，内壁上具有金属纳米孔洞结构，两端利用光纤或玻璃的端面设置金膜和滤光膜，形成了谐振腔，激励光在谐振腔内多次来回反射，配合毛细管内壁的热点吸附区域，在测量过程中可以很好地把气体收集在其空气通道内，不易造成气体量的损失，增加了光与物相互作用的光程以及sers效应产生的概率；实现sers效应与腔增强的结合，提高拉曼信号的收集效率，极大地提高了拉曼气体分析仪的探测效率；
37、且本专利技术毛细管内壁上的金属纳米孔洞结构，是先在毛细管内壁形成底层金属层，再于底层金属层上形成含有纳米粒子的金属层，最后去除纳米粒子形成纳米粒子孔洞的结构，底层金属层能够增加管壁的厚度，保证谐振腔室侧壁不漏光，避免散射光的损失；而且形成的孔洞结构的热点区域不会受到环境条件的改变而变化，较通过基团修饰结合的纳米粒子的稳定性更高；毛细管孔径较大，有利于光的耦合和气体的快速切换；
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【技术保护点】
1.一种表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，在毛细管内壁形成金属纳米孔洞结构之前，先进行预处理，包括：
3.根据权利要求2所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，完成毛细管预处理后，在毛细管内壁生长金属纳米孔洞结构，步骤包括：
4.根据权利要求3所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，所述底层金属层为银层或者金层；若底层金属层为银层时，所述步骤201包括：
5.根据权利要求3所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，步骤202中，所述纳米粒子为金属纳米材料或者非金属纳米材料。
6.根据权利要求5所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，金属纳米粒子为银纳米粒子或者金纳米粒子，非金属纳米粒子为聚苯乙烯微球或者二氧化硅微球。
7.根据权利要求1所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，在毛细管两端设置经端面修饰
8.根据权利要求7所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，激励光通过其中一侧的所述光纤射入所述谐振腔室，待测气体进入所述谐振腔室，激发出的拉曼散射光通过其中一端的光纤端面射出所述谐振腔室，包括以下步骤：
9.根据权利要求1所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，所述在毛细管两端设置经端面修饰的光纤，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，所述激励光通过其中一侧的所述光纤射入所述谐振腔室，待测气体进入所述谐振腔室，激发出的拉曼散射光通过其中一端的光纤端面射出所述谐振腔室，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，在毛细管内壁形成金属纳米孔洞结构之前，先进行预处理，包括：
3.根据权利要求2所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，完成毛细管预处理后，在毛细管内壁生长金属纳米孔洞结构，步骤包括：
4.根据权利要求3所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，所述底层金属层为银层或者金层；若底层金属层为银层时，所述步骤201包括：
5.根据权利要求3所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，步骤202中，所述纳米粒子为金属纳米材料或者非金属纳米材料。
6.根据权利要求5所述的表面增强拉曼散射与腔增强结合的气体检测方法，其特征在于，金属纳米粒子为银纳米粒子或者金纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：卿笃安，冀坤霞，陈镇辉，尹金德，肖成，卿添，
申请(专利权)人：深圳市诺安智能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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