本发明专利技术公开了一种表面等离子体共振光纤感测元件以及使用其的表面等离子体共振感测装置，该表面等离子体共振光纤感测元件，包括：一光纤基材，其具有一感测区；一第一金属层，其设置于该光纤基材的该感测区上；以及一第二金属层，其是一金层且设置于该第一金属层上。本发明专利技术通过在感测区域上堆叠两层以上的不同金属材料，增加表面等离子体共振测量范围，进而提升灵敏度及化学稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面等离子体共振光纤感测元件、以及使用其的表面等离子体共振感测装置，尤指ー种表面具有多层堆叠金属层的表面等离子体共振光纤感测元件、以及使用其的表面等离子体共振感测装置。
技术介绍
对于医疗检测或环境检测的应用而言，迅速且精确地检测出生物分子的种类及浓度是非常重要的。尤其在环境毒害的场合中，处理人员必须先检测出灾害现场的有害物质的种类及浓度，他们才能依据检测结果决定后续相关的处理程序，以减低处理的风险。所以，分析仪器的精确度、灵敏度、操作流程的简易度及可携帯性均非常重要。目前，业界已使用ー种表面等离子体共振感测仪检测微量的生物分子的种类及浓度，其是利用表面等离子体共振效应(Surface Plasmon Resonance Effect)原理进行检测。此种表面等离子体共振效应感测仪具有(1)检测所需时间短；( 不需事先对待测物进行标记(lable-free) ； (3)所需样本量少；(4)可在线实时检测待测物与其配位体 (Iigand)间的交互作用；及( 检测灵敏度高等优点。现有表面等离子体共振感测仪通常包含激光光源、入射光处理单元、棱镜、金属层、光检测器、待测物承载单元及光谱仪，其中，金属层位于棱镜的背面。当进行检测时，激光光源产生的光线先通过入射光处理单元后，由棱镜的ー侧入射，而后光被金属层反射，而自棱镜另ー侧射出，再进入光检测器，光检测器将其所接收的光信号对应转换为电信号并将其提供给光谱仪以分析光谱的变化。但是，此种表面等离子体共振感测仪的体积庞大，且其各元件之间的相对位置必须精确地維持，否则从其入射光处理单元所出射的光便无法正确地被位于其棱镜背面的金属层反射，便无法顺利到达其光检测器，且于棱镜上溅射的金属膜层大多为金或银膜，容易限制表面等离子体共振响应范围，且除金以外的材料所构成的金属膜层，化学稳定性不佳， 在測量灵敏度上易受到待测物质的影响。此外，上述结构为増加灵敏度，常常需要进行表面改质，造成制作流程繁杂不简便。因此，业界亟需一种灵敏度高、适用性广且制作方便的表面等离子体共振光纤感测元件及表面等离子体共振感测装置，以加速相关检測。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供ー种表面等离子体共振光纤感测元件，其中通过于感测区域上堆叠两层以上的不同金属材料，结合不同金属材料对于表面等离子体共振的光谱反应，增加表面等离子体共振測量范围，进而提升灵敏度及化学稳定性。本专利技术的另一目的是提供ー种使用本专利技术表面等离子体共振光纤感测元件的表面等离子体共振感测装置，以便能増加可检测物的种类，同时拓展可检测环境。为达成上述目的，本专利技术的ー态样提供ー种表面等离子体共振光纤感测元件，包括一光纤基材，其具有一感测区；一第一金属层，其设置于该光纤基材的该感测区上；以及一第二金属层，其是ー金层且设置于该第一金属层上。本专利技术的另ー态样提供ー种表面等离子体共振感测装置，包括一光源単元，用以提供一光源；一表面等离子体共振光纤感测元件，其包括一光纤基材，其具有一感测区； 一第一金属层，其设置于该光纤基材的该感测区上；以及ー第二金属层，其是ー金层且设置于该第一金属层上，其中该光源并通过该表面等离子体共振光纤感测元件而产生一光信号；一光传感器，用以感测通过该表面等离子体共振光纤感测元件的该光信号并对应转换为ー电信号；多条光纤，分別连接该光源単元、该光纤感测单元及该光传感器；以及ー连接该光传感器的运算显示単元，该运算显示单元接受来自该光传感器的该电信号并显示运算所得的結果。于本专利技术上述表面等离子体共振光纤感测元件中，该第一金属层所使用的材料， 可选自由银、铝、铜及其合金所组群组的其中之一，其中较佳者为铝。此外，该第二金属层的厚度可介于Inm至IOnm的范围，较佳介于3nm至7nm的范围；该第一金属层的厚度可介于 20nm至IOOnm的范围，较佳介于30nm至50nm的范围。另外，该光纤基材可为ー侧抛型光纤基材，该侧抛型光纤基材的制作方式如下首先，提供一光纤基材，该光纤基材具有一核心层及ー包覆该核心层的披覆层，而后对该光纤基材经侧边研磨エ艺形成一凹槽且该凹槽暴露该核心层后，即可得该侧抛型光纤基材。于本专利技术上述表面等离子体共振感测装置中，该光源単元可为激光二极管，该光传感器可为光二极管传感器，此外该些光纤可为多模光纤或单模光纤。一般而言，不同的金属材料具有不同的化学稳定性以及不同的表面等离子体共振反应光谱，其中，化学稳定性会影响表面等离子体共振检测的检测种类及检测环境，表面等离子体共振反应光谱决定检测光谱的反应范围大小及灵敏度。本专利技术将两种以上的金属材料薄膜堆叠于光纤基材的感测区，其中可于单ー腔体中搭配多源蒸/溅射设备，通过简易エ艺便可形成双层或多层金属层结构，以提升表面等离子体共振光纤感测元件的化学稳定性及灵敏度。此外，利用上述表面等离子体共振光纤感测元件的表面等离子体共振感测装置，便可拓展可适用的检测物种类、可检测范围。附图说明图IA为本专利技术实施例一的表面等离子体共振光纤感测元件的示意图；图IB为本专利技术实施例ニ的表面等离子体共振感测装置的示意图；图2为本专利技术实施例一及比较例ー的表面等离子体共振光纤感测元件的表面等离子体共振波长光谱图；图3为本专利技术实施例一的表面等离子体共振光纤感测元件检测不同折射油的光谱图；图4为本专利技术实施例一及比较例ー的表面等离子体共振光纤感测元件检测不同折射油的激光功率变化图。主要元件符号说明2表面等离子体共振感测装置 21外壳24光源单元23样本槽22表面等离子体共振光纤感测元223凹槽件221披覆层222核心层224第一金属层225第二金属层25光传感器26样本储存槽261,262 导管263注入ロ27运算显示单元271按键组272显示屏281,282 光纤29电源单元具体实施例方式以下通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟习此技艺的人士可由本说明书所掲示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。本专利技术的实施例中该等图式均为简化的示意图。惟该等图标仅显示与本专利技术有关的元件，其所显示的元件非为实际实施时的态样，其实际实施时的元件数目、形状等比例为 ー选择性的设计，且其元件布局型态可能更复杂。实施例一请參阅图1A，其为表面等离子体共振光纤感测元件22的放大示意图。如图IA所示，表面等离子体共振光纤感测元件22包括一核心层222、一包覆该核心层222的披覆层221、一暴露该核心层222的凹槽223、一位于该凹槽223中核心层222 表面的第一金属层224、以及ー堆叠于该第一金属层表面的第二金属层225。上述表面等离子体共振光纤感测元件22中，该凹槽223可利用侧边研磨(side polish)エ艺或蚀刻エ艺而形成，其长度约为5mm，深度约为62. 5 μ m，但凹槽223的长度及深度并非以此为限，其可依据所需要检测的样本的种类及检测环境(如溶液的折射率)而有所变化；该第一金属层224与该第二金属层225可利用直流溅射(DC sputter deposition)、身寸步鬼 Jfe身寸(RF sputter deposition)、黑(evaporation dep本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李钟沛，曹育嘉，张荣坚，
申请(专利权)人：福华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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