[发明专利]一种太赫兹等离子波有机物检测装置以及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹波检测领域，具体涉及一种太赫兹等离子波有机物检测装置以及检测方法。

背景技术

传统的对有机物识别主要还是采用扫描电子显微镜或原子力显微镜等设备进行表面行貌测量，这种方法不仅耗时长、无量化指标、成本昂贵，而且对于表面形貌相似的物质的分辨误差率很高。此外，现代医学技术对大型有机物团簇结构(如生物细胞及癌细胞)进行检测主要通过CT(计算机x线体层摄影)或者MRI(核磁共振)实现，但CT扫描时间长，长时间照射还会诱发恶性肿瘤和白血病，而MRI虽然检测精度高，但是成像时间长。综上所述，急需更灵敏的检测传统有机物以及特殊有机物如生物细胞的手段。

太赫兹(THz)波是介于微波和红外之间的电磁波(频率范围在0.1THz到10THz)，可利用大分子基团有机物对其的特征吸收谱来检测分析材料的组成及其属性的细微变化。此外，太赫兹波能够发现生物细胞组织水分中的细小差别，比如，一般来说癌细胞会比周围的细胞含水量要多，所以更容易被发现。但这项技术仍处于基础研究阶段，提高太赫兹波检测的灵敏度以及可靠性，是目前急需解决的问题。

金属周期性等离子芯片可以有效局域电磁波，2008年，Wenqi Zhu等人在太赫兹波段实现了金属等离子芯片的单频传输的功能(Optics Express,Vol.16,Issue 9,pp.6216-6226,2008)。相对于以往的太赫兹检测技术，金属周期性等离子芯片的检测灵敏度有较大提高，但其单槽结构，使得芯片只能采用单个频段对物质进行检测，测试结果的可靠性仍有待提高。

发明内容

本发明是为解决上述问题而进行的，通过提供一种太赫兹等离子波有机物检测芯片，既增加了太赫兹波与等离子芯片的耦合问题，又提高了太赫兹波检测有机物的灵敏度和可靠性。

本发明采用了如下技术方案：

本发明提供的太赫兹等离子波有机物检测装置，具有这样的技术特征，包括：信号源，用于发射光信号；太赫兹波发射部，和信号源连接，用于对光信号进行过滤，产生太赫兹波；第一耦合部，用于将太赫兹波耦合；传导部，和第一耦合部连接，用于产生太赫兹等离子波并传导太赫兹等离子波；样品容纳部，位于传导部上，由对太赫兹波透明的材料构成，用于容纳待检样品；第二耦合部，和传导部的末端连接，用于将太赫兹等离子波耦合出传导部；以及太赫兹波接收部，和第二耦合部连接，用于接收太赫兹等离子波，并将其传输给下位设备进行数据分析。

其中，第一耦合部和第二耦合部分别位于传导部的两端，均包括波导层以及覆盖于波导外层外表面的包覆层，包覆层的折射率小于波导层的折射率。传导部为低阻光栅板，低阻光栅板的顶端设置有复数个相间排列的且深度不同的第一凹槽以及第二凹槽。

本发明提供的太赫兹等离子波有机物检测装置，还可以具有这样的技术特征，还包括：位移台部，包括分别与低阻光栅板连接的水平位移台以及竖直位移台，用于调节低阻光栅板的水平位置以及竖直位置，使得太赫兹波照射到波导层上。

本发明提供的太赫兹等离子波有机物检测装置，还可以具有这样的技术特征：波导层为氧化铝薄片以及折射率不小于氧化铝材料制成的薄片中的任意一种，包覆层的材质为聚丙烯以及聚乙烯的任意一种。

本发明提供的太赫兹等离子波有机物检测装置，还可以具有这样的技术特征：低阻光栅板由高掺杂的低阻半导体以及金属板中的任意一种材料制成。

本发明提供的太赫兹等离子波有机物检测装置，还可以具有这样的技术特征：第一凹槽以及第二凹槽的槽长、槽宽以及两槽边缘之间的间距相同，第一凹槽的槽深大于第二凹槽的槽深，第一凹槽槽深：第二凹槽槽深为1.5:1～5:1。

本发明提供的太赫兹等离子波有机物检测装置，还可以具有这样的技术特征：太赫兹波发射部和信号源通过光纤连接。

本发明提供的太赫兹等离子波有机物检测装置，还可以具有这样的技术特征：一个第一凹槽和与之相邻的第二凹槽组成传导部的一个传导单元，传导单元的个数为40-50个。

本发明提供的太赫兹等离子波有机物检测装置，还可以具有这样的技术特征：入射到传导部的太赫兹波的入射频率为0.1THz～2THz。

本发明提供的太赫兹等离子波有机物检测装置，还可以具有这样的技术特征：用于检测的有机物的范围涵盖液体和固体有机物，固体有机物优选癌细胞，液体有机物优选细胞液。

进一步的，本发明还提供了一种太赫兹等离子有机物检测装置检测有机物的方法，具有如下步骤：