[实用新型]一种用于离子监测的纳米光电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于离子监测的纳米光电装置。

背景技术

自然界中，化学物质往往以离子的形式存在，对人类的生产生活发挥着巨大的影响。在医药领域，人体内DNA和一些生物酶呈现阴离子性质；在环境方面，水体中的汞、铅、镉等重金属离子具有很大的毒性，威胁人体健康。因此，对离子的检测具有重要的现实意义。光学检测技术是利用物质所具有的各种光学性质，对物质进行定性、定量分析的检测方法。其中，纳米杯阵列、纳米颗粒等器件利用纳米尺度结构引起的等离子共振对光学透射的影响进行离子检测。其具有能够实时、快速、非接触检测的特点，但在检测中受光程和样品浑浊度的影响并需要额外的标记分子来实现对不同离子的选择性响应和较高的灵敏度。电化学检测技术是根据电化学原理和物质的电化学性质进行检测的方法。其利用离子的不同溶出电位实现特异性检测，具有较好的选择性。本实用新型在光学检测的基础上引入电化学检测方法，通过光学方法检测离子在电化学反应中产生的电流变化实现对离子的检测。相比较传统的单一光学检测，这种基于纳米杯阵列器件的光电联用离子检测装置具有选择性好、不易受样品影响等优点，且无需额外的检测标记物质，简化了检测过程，降低了检测成本。因此，本实用新型在离子检测领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于离子监测的纳米光电装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于离子监测的纳米光电装置，它包括：环境室、载物台、电化学反应腔、光学检测部件和电化学检测电路板；其中，环境室由环境室底座、环境室定位扣、环境室外壳、固定支架和电脑通讯接口组成；环境室外壳通过环境室定位扣固定在环境室底座上，形成一个密闭环境；固定支架焊接于环境底座上，光学检测部件包括氙灯光源和CCD摄像头，电化学检测模块和氙灯光源均固定在环境室内，载物台和CCD摄像头安装在固定支架上，CCD摄像头通过信号传导光纤与电脑通讯接口相连；电化学反应腔水平放置于载物台之上，包括电化学参考电极、电化学对电极、纳米杯阵列传感器件，纳米杯阵列传感器件放置于电化学反应腔的腔体的底部，由导线引出作为工作电极，参考电极和对电极固定于电化学反应腔的腔体的上部。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供了一种用于离子监测的纳米光电装置，实现了离子的定量检测，具有选择性好，灵敏度高和光路结构简单等特点，可广泛用于离子检测的相关领域。

附图说明

图1是本实用新型所使用光学-电化学联用纳米杯器件检测装置整体结构图；

图2是本实用新型电化学反应腔的结构图；

图中：环境室底座1、环境室定位扣2、电化学检测电路板3、环境室外壳4、通讯线5、载物台活动旋钮6、氙灯光源7、载物台8、电化学反应腔9、CCD摄像头10、固定支架11、传导光纤12、电脑通讯接口13、参考电极91、对电极92、纳米杯阵列传感器件93。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型作详细描述，但并不是限制本实用新型。

如图1-2所示，本实用新型的用于离子监测的纳米光电装置，包括：环境室、载物台8、电化学反应腔9、光学检测部件、电化学检测电路板3。其中，环境室由环境室底座1、环境室定位扣2、环境室外壳4、固定支架11和电脑通讯接口13组成。环境室外壳4通过环境室定位扣2固定在环境室底座1上，形成一个密闭环境；固定支架11焊接于环境底座1上。电化学检测电路板3和氙灯光源7均固定在环境室内，载物台8和CCD摄像头10则安装在固定支架11之上，通过载物台活动旋钮6可调节载物台8的位置。CCD摄像头10信号传导光纤12引出至电脑通讯接口13。电化学反应腔9包括电化学参考电极91、电化学对电极92、纳米杯阵列传感器件93，其水平放置于载物台8之上。纳米杯阵列传感器件93放置于电化学反应腔9底部，由导线引出作为工作电极，腔体内充满电解液，参考电极91、对电极92固定于电化学反应腔上并浸没于电解液中。

在光电联用检测中，纳米杯阵列传感器件作为工作电极，利用不同浓度离子溶液发生电化学溶出时会产生不同大小电流的特性，通过同时检测由离子电化学反应时电流大小改变作用下的等离子共振引起的光学透射谱变化，实现了对离子的检测。