[发明专利]光纤探头及具该光纤探头的传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤探头及具该光纤探头的传感系统。

背景技术

表面增强拉曼散射技术和光纤组合构成的传感系统因具有灵活便携性的特点，在化学、生物和环境监测方面具有潜在的应用价值。现有的传感系统包括一光纤探头，该光纤探头是在传统的光纤的一探测端通过物理或电化学方法镀上银颗粒而形成。所述物理或电化学方法包括电镀、蒸镀或者溅射法等。所述光纤探头在入射光电磁场激发下，所述金属颗粒表面发生等离激元共振吸收，使得颗粒间局域电磁场增强，从而导致吸附在所述探测探头的分子的拉曼信号增强。

然而，所述光纤探头中的银颗粒直接镀在所述探测端表面与所述探测端形成一体结构，当需要去除银颗粒时，通常会破坏所述探测端的结构，从而破坏所述光纤的结构。因此，当所述银颗粒产生损坏使所述光纤探头不能工作时，由于所述银颗粒难以去除，使所述光纤探头难以重复使用。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种具有较高灵敏度及光纤可重复利用的光纤探头及具该光纤探头的传感系统。

一种光纤探头，其包括一光纤及一碳纳米管复合膜。该碳纳米管复合膜包括一碳纳米管膜结构及多个金属颗粒。该碳纳米管膜结构设置在该光纤的一端的外表面，该碳纳米管膜结构包括多个碳纳米管。该多个金属颗粒设置在多个碳纳米管表面。

一种光纤探头，其包括一光纤、一碳纳米管膜结构及一金属层。该光纤包括一探测端。该碳纳米管膜结构设置在所述光纤的探测端的外表面，该碳纳米管膜结构包括多个碳纳米管。所述金属层设置在所述碳纳米管膜结构的表面，该金属层由多个金属颗粒组成。

一种传感系统，其包括一发射模块、一光纤探头及一接收模块。所述发射模块向所述光纤探头发射一光束。所述光纤探头将所述发射模块发射过来的光束在所述光纤探头的端部进行散射形成散射光，并将所述散射光传输给所述接收模块。所述接收模块收集从所述光纤探头散射的散射光，形成一拉曼光谱特征图。该光纤探头包括一光纤及一碳纳米管复合膜。该碳纳米管复合膜包括一碳纳米管膜结构及多个金属颗粒。所述碳纳米管膜结构设置在该光纤的一端的外表面，该碳纳米管膜结构包括多个碳纳米管。所述多个金属颗粒设置在多个碳纳米管表面。

与现有技术相比较，上述光纤探头中的金属颗粒设置在碳纳米管膜结构上与所述碳纳米管膜结构形成碳纳米管复合膜，而无需直接镀在光纤的端部。因此，当所述金属颗粒产生损坏或因吸附待测样品而产生污染时，可通过去除所述碳纳米管复合膜的方式去除所述金属颗粒，而不破坏该光纤的结构，从而使所述光纤能重复利用。

附图说明

图1为一碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。

图2为一碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。

图3为一碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图4为一传感系统的结构示意图。

图5为图4中的传感系统的局部放大结构示意图。

图6为一碳纳米管复合膜的结构示意图。

图7为一碳纳米管基底的扫描电镜照片。

图8为一银-碳纳米管基底的透射电镜照片。

图9为图8中的银-碳纳米管基底的高分辨透射电镜照片。

图10为另一碳纳米管复合膜的结构示意图。

图11为一银-缓冲层-碳纳米管基底的透射电镜照片。

图12为图11中银-缓冲层-碳纳米管基底的高分辨透射电镜照片。

图13为图4中的传感系统中分别设置图7中的碳纳米管基底、图8中的银-碳纳米管基底及图11中的银-缓冲层-碳纳米管基底检测2.5×10^-3摩尔每升的吡啶水溶液时所得到的拉曼光谱特性图。

图14为图4中的传感系统中分别设置图7中的碳纳米管基底、图8中的银-碳纳米管基底及图11中的银-缓冲层-碳纳米管基底检测10^-6摩尔每升的若丹明乙醇溶液时所得到的拉曼光谱特性图。

主要元件符号说明

传感系统          100

发射模块          10

接收模块          20

光纤探头          30

光纤              31

探测端            311

待测端            312

碳纳米管复合膜    32

碳纳米管膜结构    321

金属层            322

缓冲层            323

待测样品          200

具体实施方式