[发明专利]一种远场光纤消逝场的传感方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤生化传感器技术领域，涉及用于医疗检测、环境监控和生化反恐检查等领域的光纤生化传感器，具体涉及一种将近场的消逝场能量诱导至远场进行检测的远场光纤消逝场生化传感器的检测方法。

背景技术

光纤消逝场传感器是上世纪80年代提出来的一种新型功能型的光纤传感器，它利用传感光纤激发的消逝场能量与处于能量作用范围内的被测物质相互作用，引起光纤内传输能量的吸收，通过能量变化来反映待测物质的具体信息，如折射率、浓度等来实现传感效应。根据不同的工作环境和测量目的将远场和近场进行划分，一般而言，以场源为中心，在三个波长范围内的区域，通常称为近区场，也可称为感应场；在以场源为中心，半径为三个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。

光在光纤中以全反射的形式进行传输时，会在光纤芯层和包层的界面处产生一个渗透到光纤包层中的能量场，该场能量随着距光纤纤芯界面距离的增远而呈指数迅速衰减，其穿透深度只有入射光的一个波长量级的大小，是典型的近场能量。将近场的消逝场的能量远场化可以有效提高光纤消逝场传感器和被测物质的作用范围，获得被测物质更加全面的信息并有效提高传感器的灵敏度，因此将近场的消逝场能量远场化对光纤消逝场传感器的性能改善和发展推广具有重要的实际意义。

由于消逝场能量只能在几个波长范围的近场区域与待测物质相互作用，当对某些特殊的待测物质进行检测时会出现检测信息不全面的情况。对于溶质均匀分布在溶剂中的被测物质可以获得较全面的检测信息，但是对于溶质在溶剂中分布不均匀的待测物质，如悬浊液、乳浊液等，由于近场作用范围不能够完全表现出分布不均匀的溶质信息，导致光纤消逝场传感器不能反应出待测物质的全部信息，出现信息失真，检测误差较大。根据文献[于水利，尚庆海，李圭白，悬浊颗粒光学检测理论，哈尔滨建筑大学学报，2001，34(1)：49-52]报道，悬浊液体积较小时，如0.1mm³，样品中颗粒数目的均值为104个，标准偏差为100，连续的样品中的颗粒数目在均值上有±2％的差异，颗粒数目相对变化值较大，对于这样的待测物质用一般的光纤消逝场传感器进行检测时会导致很大程度的测量误差和信息失真。同时，作为近场的消逝场能量在低折射率的光纤包层区域内衰减迅速，与待测物质的作用范围有限，且消逝场能量较弱，传感后光纤的能量变化量很小难于测量，限制了传感器灵敏度的提高。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中光纤消逝场传感器存在的信息失真、探测灵敏度低的问题，本发明目的是提供一种新型远场光纤消逝场的传感方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种利用悬浮于传感光纤四周的微纳粒子将近场的消逝场远场化的传感方法，本发明远场光纤消逝场传感的方法，所述方法的步骤如下：

步骤S1：将传感光纤敏感段悬挂于反应池之内，利用微纳粒子修饰被测物液体，将被测物液体与微纳粒子充分混合，得到微纳粒子与被测物液体充分混合的悬浊液，并使微纳粒子悬浮分布在被测物液体内；

步骤S2：将含有微纳粒子的被测物液体倒入反应池装置中的沟槽中，微纳粒子通过被测物液体悬浮在传感光纤敏感段周围，使光纤消逝场的传感光纤的周围形成微纳粒子网络阵列；

步骤S3：利用微纳粒子的微纳效应将近场的消逝场能量传递到远场。

(三)有益效果

本发明提供的这种远场光纤消逝场传感方法，使得近场的消逝场能量与待测物质的作用范围达到4μm的远场范围，可以更大范围的与更多的待测物质反应。对溶质分布不均匀的被测液体信息可以进行全面可靠检测，解决了传统的消逝场传感方法对于溶质不均匀分布的待测液体检测的信息失真问题，并提高了传感器的灵敏度。

附图说明

图1a是反应池的立体结构示意图。

图1b为反应池结构主视图。

图2是发明整体传感部分的结构示意图。

图3是微纳粒子修饰被测物液体的步骤图。

图4a至图4d是微纳粒子将消逝场远场化示意图。

图5是金属微纳粒子的场能量分布图。

图6是高折射率的介质微纳粒子的场能量分布图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

1.如图1a是反应池的立体结构示意图，图1b为反应池的主视图，图1a示出包括反应池1、沟槽2、半圆柱形通道3及反应池支撑部4；下面介绍反应池制作的步骤是：