[发明专利]基于表面增强的水质检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，特别涉及一种基于表面增强的水质检测方法。

背景技术

随着经济社会的快速发展，人们生活水平逐渐提高，“健康饮水”的生活意识也不断提升。人们对饮用水源一般只能从浊度、味觉、嗅觉等方面对水质进行检测。

传统的水质检测技术通常采用指示剂滴定法和电解器水质检验法。其中指示剂滴定法主要通过使用不同的化学试剂滴入待测水溶液中，通过反应后的颜色来判断待检物的PH值（即酸碱度）。

然而对于传统水质检测技术，无法实现实时检测，只能将相关的测试样品带到实验室用齐全的设备加上复杂的化学反应进行检测，因此，检测精度相对较低。

发明内容

（一）解决的技术问题

本发明解决的技术问题是：如何提供一种基于表面增强的水质检测方法，提高水质检测的精度。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于表面增强的水质检测方法，所述方法包括：

S1：将待测水溶液置于金属纳米柱阵列的夹层中，光源从三角棱镜的一边入射，并在所述三角棱镜的另一边接收所述光源的反射光；

S2：改变所述金属纳米柱阵列之间间隔的周期，根据接收到的反射光以及通过有限时域差分计算得到不同周期对应的透射光谱；

S3：根据所述透射光谱的共振波长判断待测水溶液中的杂质。

优选地，所述金属纳米柱阵列的夹层的高度为所述金属纳米柱阵列的高度；

所述三角棱镜除步骤S1中两个边以外的边与所述金属纳米柱阵列垂直固定，所述金属纳米柱阵列与衬底垂直固定。

优选地，所述金属纳米柱阵列之间形成间隔周期相等。

优选地，所述金属纳米柱阵列的高度为150nm～750nm。

（三）有益效果

本发明通过提供一种基于表面增强的水质检测方法，采用有限时域差分法计算透过位于金属纳米柱阵列夹层的待测水溶液的反射光，得到的透射光谱的波谷值比理论的模拟值要大。通过金属纳米柱阵列发生等离子共振与待测水溶液中的杂质的吸收光谱相作用，对透射光谱的波谷值起到放大和增强作用，从而大幅度提高了水质检测的精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的纳米柱结构示意图；

图3是本发明实施例提供的水质检测装置；

图4a为不同周期纳米柱阵列的理论模拟透射光谱；

图4b为本发明实施例提供的不同周期金属纳米柱阵列的透射光谱；

图5本发明实施例提供的葡萄糖吸收光谱的增强效果图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

实施例1：

本发明实施例还提供了一种基于表面增强的水质检测方法，方法流程图如图1所示，包括：

S1：将待测水溶液置于金属纳米柱阵列的夹层中，光源从三角棱镜的一边入射，并在所述三角棱镜的另一边接收所述光源的反射光；

其中，纳米柱结构示意图如图2所示，该结构包括纳米柱结构以及三角棱镜2。其中，纳米柱结构如图3所示，包括衬底3和在所述衬底3的一侧形成的金属纳米柱阵列4。所述三角棱镜2的一个边与所述金属纳米柱阵列远离所述衬底的一侧紧贴，形成待测水溶液夹层1，该待测水溶液夹层1即为金属纳米柱阵列的夹层。所述金属纳米柱阵列的夹层的高度为所述金属纳米柱阵列的高度；所述三角棱镜除步骤S1中两个边以外的边与所述金属纳米柱阵列垂直固定，所述金属纳米柱阵列与衬底垂直固定。所述金属纳米柱阵列的高度为150nm～750nm，在本发明实施例中采用金属纳米柱阵列为180nm的高度进行测量。

所述纳米柱结构的形成过程为：首先通过使用电子束蒸镀（electron-beam evaporation）的方法将一定厚度（在本发明中为180纳米）的银(silver,Ag)沉积在石英(quartz)衬底3上，然后通过使用激光全息光刻技术（interference lithography）制备得到大面积的金属纳米柱阵列4功能区域。

在实际检测时，待测水溶液需要置于水质检测装置的待测水溶液夹层内，对于该待测水溶液夹层的封闭性根据实际情况具体设置，本发明实施例在此不作赘述。