[发明专利]一种基于表面增强拉曼光谱和电学气敏识别的联用气体监测系统

说明书

本发明公开了一种基于表面增强拉曼光谱和电学气敏识别的联用的气体监测系统，包括拉曼光谱仪、传感器和处理终端，所述传感器、处理终端和拉曼光谱仪通过线缆连接；所述传感器包括金属氧化物包裹的贵金属纳米颗粒以及旁热式气敏传感器；当所述传感器接触到待监测气体时，产生明显的电学响应，并将响应信号传输给所述处理终端；所述处理终端接收到信号后，控制所述拉曼光谱仪对待监测气体进行表面增强拉曼光谱SERS检测，获得相应的拉曼光谱，从而实现对待监测气体的精确实时监测。利用该系统能快速、高效的实现对气体监测。

技术领域

本发明涉及气体监测技术领域，尤其涉及一种基于表面增强拉曼光谱和电学气敏识别的联用气体监测系统。

背景技术

目前，准确的实时气体监测对农业生产、公共安全和空间探索具有重要意义，一个高效的实时监测对传感器有着严格的要求，这些要求包括快速响应、高频率的信号获取，高识别能力和高灵敏度等。尽管传统技术包括光学光谱学，质谱仪和色谱仪已广泛应用于灵敏和准确的气体测定，但它们通常被用作实验室分析，这是由于这些技术需要复杂费时间的前处理，且对大型和精密设备的高度依赖。因此这些传统技术难以实现简单、需要快速响应的实时气体监测。

表面增强拉曼光谱(SERS)技术有望实现高精度和快速的气体现场检测，因为这种光谱技术可以反映分子结构的独特信息，并且小型拉曼光谱仪正在蓬勃发展。然而传统的SERS非常适用于分析和检测领域，但不适用于实时气体监测。例如现有技术报道的SERS原位测试是每隔一定的时间来测的，另外实时监控需要频繁的信号采集，当SERS用于实时监控时，应该不间断地进行检测。然而，这种不间断检测需要长期激光输出以不断地激发SERS光谱，这大大增加了传感器的功耗并缩短了激光器的寿命，因此单一SERS技术也很难实现实时的监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于表面增强拉曼光谱和电学气敏识别的联用气体监测系统，利用该系统能快速、高效的实现对气体监测。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于表面增强拉曼光谱和电学气敏识别的联用的气体监测系统，所述系统包括拉曼光谱仪、传感器和处理终端，其中：

所述传感器、处理终端和拉曼光谱仪通过线缆连接；

所述传感器包括金属氧化物包裹的贵金属纳米颗粒以及旁热式气敏传感器，其中：

所述金属氧化物包裹的贵金属纳米颗粒滴加在所述旁热式气敏传感器上形成薄膜，该金属氧化物包裹的贵金属纳米颗粒中的金属氧化物外壳用于实现电导型气体传感，内部的贵金属纳米颗粒的强局域表面等离子体效应能用于实现表面增强拉曼光谱SERS识别；

所述旁热式气敏传感器的主体是陶瓷管，两对引脚用于收集所述传感器的电阻变化；在所述陶瓷管内部穿过一根加热丝，通过在所述加热丝上输入电压来控制所述传感器的工作温度；

当所述传感器接触到待监测气体时，产生明显的电学响应，并将响应信号传输给所述处理终端；

所述处理终端接收到信号后，控制所述拉曼光谱仪对待监测气体进行表面增强拉曼光谱SERS检测，获得相应的拉曼光谱位移，从而实现对待监测气体的精确实时监测。

在所述金属氧化物包裹的贵金属纳米颗粒中：

金属氧化物外壳的厚度控制在0.5-15纳米内；

内部贵金属纳米颗粒的大小控制在15-300纳米内。

所述金属氧化物包裹的贵金属纳米颗粒滴加在所述旁热式气敏传感器上形成薄膜的厚度为0.3-5微米。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，利用上述系统能快速、高效的实现对气体监测。

附图说明