[实用新型]面向液态物质传感检测的体增强拉曼光谱测试装置

说明书

面向液态物质传感检测的体增强拉曼光谱测试装置，属于面向环境工程及传感器技术的纳米光子器件技术领域。提出一种构建三维拉曼光谱反馈机制和结构。利用“平板”、“楔形V板”、“四棱锥”及“圆锥”形反馈结构，实现拉曼光谱的体激发和体收集。克服了以往激发光与待测物相互作用不充分，大量拉曼散射光被损耗的缺点。显著增强拉曼光谱信号的强度，从而提高液态物质中目标物的检测灵敏度，为液体物质如环境水中污染物的检测提供新的技术方法，为微含量、低浓度物质检测提供了技术支持。这种体增强的拉曼光谱反馈装置不仅适用于实验室，同样适用于江河湖海等环境水中目标物的检测。

技术领域

本实用新型属于面向环境工程及传感器技术的纳米光子器件技术领域。构建三维拉曼光谱反馈机制和结构，实现拉曼光谱的体激发和体收集，显著增强拉曼光谱信号的强度，从而提高液态物质中目标物的检测灵敏度，为环境水中污染物的检测提供新的技术方法。

背景技术

拉曼光谱是一个基于对单色光非弹性散射的光谱技术。它能够提供独特的“指纹信号”，可以测试固态、液态、气态样品，是分子识别非常灵敏和强大的工具。提高目标物的检测灵敏度、重复率及信噪比，是相关研究和器件研制的核心内容。特别是，由于水的拉曼散射很弱，拉曼光谱法是检测水中物质的理想工具。

测试液态物质一般是将激发光聚焦进液体中，收集向前或向后的散射光，已报道很多相关设计及改进方法，这些方法多以探针的结构设计、光路设计、制备高性能基底为主。然而，由于拉曼光谱激发、收集效率低，大量拉曼散射光被损耗，检测灵敏度低。

设计不同的几何结构，构建三维拉曼光谱反馈机制和结构，可以实现拉曼光谱的体激发和体收集，能够显著增强拉曼光谱信号强度，从而提高检测灵敏度。为液态物质的检测提供新的技术方法，为微含量、低浓度物质检测提供技术支持。

实用新型内容

本实用新型基于上述问题和背景技术，提出了一种液态物质传感检测的体增强拉曼光谱测试装置。

通过构建三维拉曼光谱反馈机制和结构，实现拉曼光谱的体激发和体收集，显著增强拉曼光谱信号的强度，从而提高液态物质中目标物的检测灵敏度。

一种面向液态物质传感检测的体增强拉曼光谱测试装置，其特征在于，将激发光入射到待测溶液中，在待测溶液中垂直激发光放入几何形状的三维拉曼光谱反馈结构，所述的几何形状的三维拉曼光谱反馈结构形状选自“平板”结构、“楔形V板”、“四棱锥”和“圆锥”，上述几何形状的三维拉曼光谱反馈结构均具有反光作用。

进一步优选：“平板”结构(附图1中的(1)-(2))：

“平板”反馈结构是在平板衬底上覆盖一层金属反光薄膜，激发光入射到置于待测液中的平板衬底结构上，反馈激发光及拉曼散射光，入射的激发光为垂直于“平板”的平行激发光或汇聚激发光束。虽然增加平板反馈的反馈距离将引起拉曼光谱信号增强，但过长的反馈距离将导致拉曼光谱收集效率降低，可通过调整该“平板”结构的反馈距离，平衡体激发与体收集，以达到最强拉曼光谱信号强度。

“楔形V板”(附图2中的(1)-(3))：

“楔形V板”为两个平板基底组成V字形结构，V字形结构内壁覆盖一层金属反光薄膜构建反馈结构，激发光入射到该金属反光薄膜上，经侧壁反射，反馈激发光及拉曼散射光，构建三维反馈机制。激发光入射方向与V 字形的高平行，激发光为平行光或汇聚激发光束。

“四棱锥”或“圆锥”反馈结构(附图3中的(1)-(4))：

所述的“四棱锥”或“圆锥”反馈结构为“四棱锥”或“圆锥”筒状衬底结构，大端面的开口正对着入射激发光，“四棱锥”或“圆锥”筒状结构的内壁覆盖一层金属反光薄膜构建三维反馈结构。激发光入射到金属反光薄膜上，经侧壁反射形成多次聚焦，多焦点激发及有效的收集拉曼散射光，显著增强拉曼光谱信号强度，构成三维反馈机制。激发光的方向与“四棱锥”或“圆锥”的中心轴平行，为平行光或汇聚激发光束。