基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，该装置包括太赫兹发射器、传感装置、装载结构、太赫兹探测器和后处理系统，传感装置由硅基底和设于其上的类回字型太赫兹超材料组成，传感装置安装于装载结构上并与其形成用于装载待测液体样品的样品池，太赫兹发射器、太赫兹探测器分别设于传感装置的上、下侧，太赫兹探测器与后处理系统连接。该装置性能稳定，传感灵敏度高，能够支持水等极性液体的太赫兹传感检测。等极性液体的太赫兹传感检测。等极性液体的太赫兹传感检测。

【技术实现步骤摘要】
基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置


[0001]本技术属于太赫兹液体传感
，具体涉及一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置。

技术介绍

[0002]超材料作为一种人工工程材料，其具有的独特的电磁特性赋予了太赫兹波有望成为新一代生物分子检测技术，超材料支持局域表面等离子体共振的产生，实现了对太赫兹电磁场在频率，空间上的约束，从而产生显著的电场增强效应。这一特性可以实现太赫兹波与样品之间的强相互作用，摆脱了生物大分子截面与太赫兹波长不匹配的局限性，从而使得能够对微量样品进行定性或定量的传感检测。因此，太赫兹超材料传感器所具有的无标记、无损、高效、高灵敏度的优异特性，使得其在生物化学检测领域具有极大的应用前景。
[0003]现有的太赫兹超材料传感器大多基于结构设计的改变而产生发散的电场分布，这将无法使激发的电场利用最大化，因此传感器的灵敏度通常比较受限。其次，由于水对太赫兹波能量的极大吸收将严重限制太赫兹传感器在液体检测时的应用，目前常用的方式是对样品进行脱水干燥处理，这个过程将使检测变得繁琐且复杂。因此，如何研制出具有高灵敏度的太赫兹超材料传感器同时能够对液体进行传感检测，成为太赫兹传感技术向前发展的关键难题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，该装置性能稳定，传感灵敏度高，能够支持水等极性液体的太赫兹传感检测。
[0005]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，包括太赫兹发射器、传感装置、装载结构、太赫兹探测器和后处理系统，所述传感装置由硅基底和设于其上的类回字型太赫兹超材料组成，所述传感装置安装于装载结构上并与其形成用于装载待测液体样品的样品池，所述太赫兹发射器、太赫兹探测器分别设于传感装置的上、下侧，以发射、接收太赫兹信号，所述太赫兹探测器与后处理系统连接。
[0006]进一步地，该装置配设有两种传感装置，一种由硅基底和有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成，另一种由硅基底和没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成。
[0007]进一步地，所述类回字型太赫兹超材料由外部的口字型封闭方环和内部的凵字型分裂环组成。
[0008]进一步地，所述类回字型太赫兹超材料中超材料单元周期为60 μm，外部的口字型封闭方环边长为50 μm，内部的凵字型分裂环边长为32 μm，结构的金属线宽都为3 μm，有刻蚀沟槽的槽深为15 μm。
[0009]进一步地，所述类回字型太赫兹超材料是作为装载待测液体样品和激发局域表面等离子体共振的载体；以铝为靶材料，利用磁控溅射镀膜技术在硅基底上镀上一层铝膜，而
后利用光刻和IBE离子束刻蚀技术加工形成所述没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料；在此基础上，再通过深硅刻蚀技术加工形成所述有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料。
[0010]进一步地，所述装载结构由左、右支架和盖板组成，所述左、右支架夹设于传感装置左、右两侧，以支撑传感装置并形成用于装载待测液体样品的样品池，所述盖板下部具有凸出的平面，所述盖板盖设于传感装置上侧，以将传感装置与盖板之间的待测液体样品上表面压平。
[0011]进一步地，所述装载结构由基于4
‑
甲基戊烯的聚合物TPX制成。
[0012]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：提供了一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，该装置以类回字型太赫兹超材料为载体，通过对结构内部进行刻蚀沟槽增强了电场，提高了太赫兹波与待测样品间的相互作用，增强了对液体的传感，大幅提高了灵敏度。同时，采用样品池集成式太赫兹超材料来装载待测样品，利用超材料局域表面等离子体共振的介电敏感性来实现对液体样品的传感检测，极大程度的缓解了极性液体对太赫兹波的强吸收，实现对液体样品的有效传感检测。
附图说明
[0013]图1是本技术实施例的装置结构原理图；
[0014]图2是本技术实施例中包括没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料的传感装置的结构示意图；
[0015]图3是本技术实施例中包括有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料的传感装置的结构示意图。
[0016]图中：1
‑
太赫兹发射器；2
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入射太赫兹脉冲；3
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盖板；4
‑
支架；5
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待测液体样品；6
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类回字型太赫兹超材料；601
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口字型封闭方环；602
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凵字型分裂环；603
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沟槽；7
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硅基底；8
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透射太赫兹脉冲；9
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太赫兹探测器；10
‑
后处理系统。
具体实施方式
[0017]下面结合附图及实施例对本技术做进一步说明。
[0018]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0019]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0020]如图1所示，本实施例提供了一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，包括太赫兹发射器1、传感装置、装载结构、太赫兹探测器9和后处理系统10，所述传感装置由硅基底7和设于其上的类回字型太赫兹超材料6组成，所述传感装置安装于装载结构上并与其形成用于装载待测液体样品5的样品池，所述太赫兹发射器、太赫兹探测器分别设于传感装置的上、下侧，以发射、接收太赫兹信号，所述太赫兹探测器与后处理系统连接，以对太赫兹信号进行处理和显示。
[0021]如图2、3所示，在本实施例中，该装置配设有两种传感装置，一种由硅基底和有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成，另一种由硅基底和没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成。
[0022]在本实施例中，所述类回字型太赫兹超材料由外部的口字型封闭方环601和内部的凵字型分裂环602组成，其中超材料单元周期为60 μm，外部的口字型封闭方环边长为50 μm，内部的凵字型分裂环边长为32 μm，结构的金属线宽都为3 μm，有刻蚀沟槽603的槽深为15 μm。
[0023]在本实施例中，所述类回字型太赫兹超材料是作为装载待测液体样品和激发局域表面等离子体共振的载体；以铝为靶材料，利用磁控溅射镀膜技术在硅基底上镀上一层厚度为200 nm的铝膜，而后利用光刻和IBE离子束刻蚀技术加工形成所述没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料；在此基础上，再通过深硅刻蚀技术加工形成所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，其特征在于，包括太赫兹发射器、传感装置、装载结构、太赫兹探测器和后处理系统，所述传感装置由硅基底和设于其上的类回字型太赫兹超材料组成，所述传感装置安装于装载结构上并与其形成用于装载待测液体样品的样品池，所述太赫兹发射器、太赫兹探测器分别设于传感装置的上、下侧，以发射、接收太赫兹信号，所述太赫兹探测器与后处理系统连接。2.根据权利要求1所述的基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，其特征在于，该装置配设有两种传感装置，一种由硅基底和有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成，另一种由硅基底和没有刻蚀沟槽的类回字型太赫兹超材料组成。3.根据权利要求2所述的基于类回字型太赫兹超材料的液体增强传感装置，其特征在于...

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