[发明专利]表面等离激元共振装置及制备方法、吸水量检测系统及方法

说明书

本发明揭示了一种表面等离激元共振装置及制备方法、吸水量检测系统及方法，表面等离激元共振装置包括：衬底、位于衬底上的金属膜和位于金属膜上的高分子薄膜，所述高分子薄膜上设置有若干阵列分布的表面等离激元谐振腔，所述高分子薄膜在不同吸水量条件下的厚度不同。本发明中的表面等离激元共振装置用于检测高分子水凝胶的定向溶胀，结合表面等离激元共振(SPR)，实现了密闭湿度环境内吸水量的原位无损检测，其应用范围较传统的湿度计和湿度指示硅胶有了明显的扩展。

技术领域

本发明属于吸水量检测技术领域，具体涉及一种表面等离激元共振装置及制备方法、吸水量检测系统及方法。

背景技术

传统的湿度计能够比较精确的反应当前开放环境中的湿度情况，但是对于封闭或者无损检测环境的湿度测量仍存在一定的局限性，而且变化过程的再现依赖于数据存储，在实际应用中仍存在诸多不便。然而，湿度环境又是食品或者药品生产加工和运输过程中不可忽视的因素，从源头到餐桌的可追溯性成为了人们日益关注的焦点。随着吸水量的变化，不同食品和药品会体现出不同的水分活度，而水分活度又将决定食品和药品的化学反应和微生物生长。低水分活度能抑制食品和药品的化学变化，稳定食品和药品质量，因此在食品和药品包装内部，监测食品药品从源头到餐桌的吸水累计效应，将是食品和药品安全的重要依据。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种表面等离激元共振装置及制备方法、吸水量检测系统及方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种表面等离激元共振装置及制备方法、吸水量检测系统及方法，以满足对封闭或者无损检测环境进行吸水量测量的要求。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种表面等离激元共振装置，包括：衬底、位于衬底上的金属膜和位于金属膜上的高分子薄膜，所述高分子薄膜上设置有若干阵列分布的表面等离激元谐振腔，所述高分子薄膜在不同吸水量条件下的厚度不同。

一实施例中，所述表面等离激元谐振腔的深度为75-200nm、直径为100-500nm，所述表面等离激元谐振腔的阵列周期为300-600nm。

一实施例中，所述高分子薄膜为具有亲水基团和疏水基团的高分子薄膜，优选地，所述高分子薄膜为PEG薄膜。

一实施例中，所述金属膜为金膜、银膜或铝膜，金属膜厚度不小于80nm。

一实施例中，所述表面等离激元谐振腔的底部厚度为0～20nm。

一种表面等离激元共振装置的制备方法，包括：

提供一衬底；

在衬底表面溅射一层金属膜；

在金属膜上旋涂一层高分子薄膜；

对高分子薄膜进行纳米压印，形成阵列分布的表面等离激元谐振腔。

一实施例中，所述纳米压印采用PDMS软模板进行。

一实施例中，所述纳米压印的退火温度为110℃～130℃、压力为50-70Bar。

一种吸水量检测系统，所述系统包括：

表面等离激元共振装置，所述表面等离激元共振装置为上述的表面等离激元共振装置；

光谱仪，用于检测不同吸水量下因高分子薄膜厚度变化而导致表面等离激元谐振腔的SPR特征峰位的移动；

数据处理单元，用于根据光谱仪检测到的SPR特征峰位获取对应的吸水量。

一种吸水量检测方法，所述方法包括：

表面等离激元共振装置在不同吸水量条件下厚度变化；