一种纳米线阵列干涉传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种纳米线阵列干涉传感器，是在表面长有纳米线阵列的导电玻璃与45°/45°/90°玻璃三棱镜或半圆棱镜耦合，构建基于Kretschmann结构的角度调制型或波长调制型纳米线阵列干涉传感器，本实用新型专利技术制备工艺简单，与表面等离子体共振分析仪相比，大大简化了传感芯片的制作工艺，降低了器件的制作成本，大大提高了对折射率检测的灵敏度。在食品安全、环境监测、医学检验等领域具有广阔的商业化应用前景，有望被广泛推广应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供了一种纳米线阵列干涉传感器，是在表面长有纳米线阵列的导电玻璃与45°/45°/90°玻璃三棱镜或半圆棱镜耦合，构建基于Kretschmann结构的角度调制型或波长调制型纳米线阵列干涉传感器，本技术制备工艺简单，与表面等离子体共振分析仪相比，大大简化了传感芯片的制作工艺，降低了器件的制作成本，大大提高了对折射率检测的灵敏度。在食品安全、环境监测、医学检验等领域具有广阔的商业化应用前景，有望被广泛推广应用。【专利说明】
本技术属于分析传感
，涉及一种纳米线阵列干涉传感器，特别是一 种用于探测折射率的纳米线阵列干涉传感器。 一种纳米线阵列干涉传感器
技术介绍
液体的折射率是一个重要的光学参数和生化反应参数，是反映液体本质的重要 物理参数之一。通过对折射率的测量，可以了解溶液的光学性能和物质的纯度、浓度等许多 物理性质，因此折射率的测量在工业生产、环境监测、食品检测、临床检验、药物筛选、冶金 及科研等领域有着重要的研究意义与广泛的应用价值，折射率检测方法及器件的研究也越 来越多地受到人们的广泛重视。 迄今为止，国内外研究人员设计了很多种不同结构的器件来测量液体的折射率， 主要包括阿贝折射仪、表面等离子体共振传感器、长周期光纤光栅传感器、布拉格光纤光栅 传感器、法布里-珀罗干涉型传感器、光环共振器、光子晶体光纤、锥形光纤等。如《光电技 术应用》2008. 23 (4)发表了鲁韶华、简水生等合著的《基于长周期光纤光栅的折射率传感 器》，《物理学报》2011. 60 (6)发表了龚元饶、云江等合著的《光纤法布里-珀罗复合结构折 射率传感器的灵敏度分析》，《光电子·激光》2011. 22 (9)发表了唐昌平、朱涛等合著的《基 于光子晶体光纤M-Z干涉仪的折射率传感器研究》。 尽管有关液体折射率测量的研究取得了一定的进展，然而，在测量液体折射率时， 这些折射率传感器都存在一些缺点。例如，阿贝折射仪测量方法其测量精度虽然高，但 测量范围受反射棱镜折射率的限制；虽然SPR折射率传感器具有高精度和实时响应的优 点，但一般要使用贵金属如银和金，成本较高，传感芯片需要复杂而特殊的制备过程；长 周期光纤光栅传感器对折射率的响应呈现非线性特性，且只对很小的折射率范围敏感， 一般在测量折射率1. 4以下的液体时获得的灵敏度不是很理想，此外，长周期光栅一般采 用紫外或者飞秒激光制作，成本较高；布拉格光纤光栅传感器中的光场能量大多集中在纤 芯，外界环境的变化对纤芯中光场的影响很微弱，其对折射率的灵敏度较低，需要化学腐蚀 才能增加其对折射率的灵敏性，但腐蚀会增大光纤表面的粗糙度并大大降低光纤的机械强 度，其制造方法相对复杂，不利于实际应用；传统的法布里-珀罗干涉型传感器具有较低的 温敏性能，但其可靠性受到液体填充过程中沉积在腔内的污染物的严重影响；新型的法布 里-珀罗干涉型传感器采用光纤法珀端面直接测定折射率，避免了腔内容易残留污染物的 不利因素，其利用条纹对比度检测液体的折射率，但是条纹对比度的直接读取识别有一定 困难，需要复杂的公式对数据处理才能得到对比度；锥形光纤传感器存在本身比较脆弱、机 械强度差等特点；光环共振器和光子晶体光纤等器件，也存在结构复杂，造价昂贵，制备工 艺复杂，成本过高等不利因素。而且，从这些器件的传感性能来看，折射率灵敏度均不足够 商。
技术实现思路
本技术的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种纳米线阵列干涉传感器。 本技术所述的纳米线阵列制备是在导电玻璃表面，制备工艺简单，与表面等离子体共 振分析仪相比，大大简化了传感芯片的制作工艺，降低了器件的制作成本，大大提高了对折 射率检测的灵敏度。在食品安全、环境监测、医学检验等领域具有广阔的商业化应用前景， 有望被广泛推广应用。 本技术的一种纳米线阵列干涉传感器技术方案为，该纳米线阵列干涉传感 器，为表面长有纳米线阵列的导电玻璃与45° /45° /90°玻璃三棱镜或半圆棱镜耦合， 构建基于Kretschmann结构的角度调制型或波长调制型纳米线阵列干涉传感器，所述的 导电玻璃为覆盖有导电薄膜成的玻璃基底，该纳米线阵列干涉传感器由下到上依次包括 45° /45° /90°玻璃三棱镜或半圆棱镜、玻璃基底、位于玻璃基底上的导电薄膜和在导电 薄膜表面的作为干涉传感层的纳米线阵列，所述的纳米线阵列由生长方向垂直于导电薄膜 纳米线平行排列构成。 所述的玻璃基底是石英玻璃基底。 所述的导电薄膜为ZnO导电薄膜、ΙΤ0导电薄膜或FT0导电薄膜。 所述的纳米线阵列为Ti02纳米线阵列或ZnO纳米线阵列。 所述的纳米线阵列中纳米线的形状为三角形、圆柱形、四方形、五方形、六方形中 的一种。 所述的纳米线阵列中纳米线长度在2nm-10cm之间，纳米线的横截面直径为 5-200nm，玻璃基底厚度为Imm-lOcm;导电薄膜的厚度为lOnm-lym;纳米线阵列的厚度为 2nm_10cm 〇 所述的一种纳米线阵列干涉传感器的制备方法，包括以下步骤： ①对玻璃基底进行清洁处理； ②在清洁处理后的玻璃基底上制备导电薄膜，获得导电玻璃基底； ③对导电玻璃基底清洁预处理； ④在导电薄膜上制备ZnO纳米线阵列或Ti02纳米线阵列； ⑤将表面长有纳米线阵列的导电玻璃与45° /45° /90°玻璃三棱镜或半圆棱镜 奉禹合，构建基于Kretschmann结构的角度调制型或波长调制型薄膜干涉传感器。 所述的Ti02纳米线阵列或ZnO纳米线阵列制备方法为溶胶-凝胶法、模板法、气 相沉积法、磁控溅射法、化学合成法中的一种。 所述的纳米线阵列干涉传感器，其进一步包括在纳米线表面修饰功能材料及其对 生化分子的检测。 本技术的有益效果为：本技术所述的纳米线阵列制备是在导电玻璃表 面，制备工艺简单，与表面等离子体共振分析仪相比，大大简化了传感芯片的制作工艺。 本技术所述的纳米线阵列干涉传感器与长周期光纤光栅传感器相比，敏感范 围较宽，有较好的线性响应关系，对折射率1. 4以下的液体灵敏度较为理想。 本技术所述的纳米线阵列干涉传感器与布拉格光纤光栅传感器相比，无需腐 蚀，能保持较好的机械强度。 本技术所述的纳米线阵列干涉传感器与法布里-珀罗干涉型传感器相比，无 需复杂的公式处理，读取的数据可直接用于判断折射率。 本技术所述的纳米线阵列干涉传感器与表面等离子体共振分析仪相比，避免 了金膜的使用，降低了器件的制作成本，即使与其它折射率传感器件相比，其制作成本也较 为低廉。 本技术所述的纳米线阵列干涉传感器与表面等离子体共振分析仪相比，大大 提高了对折射率检测的灵敏度。 本技术所述的纳米线阵列干涉传感器在食品安全、环境监测、医学检验等领 域具有广阔的商业化应用前景，有望被大规模推广应用。 【专利附图】【附图说明】 图1所示为纳米线阵列基干涉传感器剖面示意图； 图2所示为纳米线阵列结构剖面示意图。 图中：1、45° /45° /90°玻璃三棱镜，2、玻璃基底，3、导电薄膜，4、纳米线阵列， 5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米线阵列干涉传感器，其特征在于，表面长有纳米线阵列的导电玻璃与45°/45°/90°玻璃三棱镜或半圆棱镜耦合，构建基于Kretschmann结构的角度调制型或波长调制型纳米线阵列干涉传感器，所述的导电玻璃为覆盖有导电薄膜成的玻璃基底，该纳米线阵列干涉传感器由下到上依次包括45°/45°/90°玻璃三棱镜或半圆棱镜、玻璃基底、位于玻璃基底上的导电薄膜和在导电薄膜表面的作为干涉传感层的纳米线阵列，所述的纳米线阵列由生长方向垂直于导电薄膜纳米线平行排列构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李秋顺，董文飞，史建国，郑晖，李恒杰，马耀宏，
申请(专利权)人：山东省科学院中日友好生物技术研究中心，
类型：新型
国别省市：山东;37