[发明专利]一种波导耦合长程表面等离子共振传感器及其测量方法

权利要求书

1.一种波导耦合长程表面等离子共振传感器，其特征在于：包括：

棱镜(1)；

玻璃基底(2)，所述玻璃基底(2)安装在所述棱镜(1)的底部；

上金属包被层(3)，所述上金属包被层(3)安装在所述玻璃基底(2)的底部；

折射率可调介质层(4)，所述折射率可调介质层(4)安装在所述上金属包被层(3)的底部；

折射率匹配介质层(5)，所述折射率匹配介质层(5)安装在所述折射率可调介质层(4)的底部；

下金属包被层(6)，所述下金属包被层(6)安装在所述折射率匹配介质层(5)的底部，所述上金属包被层(3)上连接有直流电压输出装置(13)的输出端，所述下金属包被层(6)上连接有交流电压输出装置(14)的输出端，所述交流电压输出装置(14)的另一端与所述直流电压输出装置(13)的另一端相串联；

表面修饰层(7)，所述表面修饰层(7)安装在所述下金属包被层(6)的底部；

样品池(8)，所述样品池(8)安装在所述表面修饰层(7)的底部。

2.根据权利要求1所述的一种波导耦合长程表面等离子共振传感器，其特征在于：所述上金属包被层(3)为银，厚度为30nm。

3.根据权利要求1所述的一种波导耦合长程表面等离子共振传感器，其特征在于：所述下金属包被层(6)为银，厚度为30nm。

4.根据权利要求1所述的一种波导耦合长程表面等离子共振传感器，其特征在于：所述折射率可调介质层(4)采用具有电光效应的高分子材料，折射率为1.6，厚度为1000nm。

5.根据权利要求1所述的一种波导耦合长程表面等离子共振传感器，其特征在于：所述折射率匹配介质层(5)采用特氟龙，折射率为1.35，厚度为2000nm。

6.根据权利要求1所述的一种波导耦合长程表面等离子共振传感器，其特征在于：所述表面修饰层(7)的下表面与所述样品池(8)之间留有一定间隙。

7.根据权利要求1所述的一种波导耦合长程表面等离子共振传感器，其特征在于：所述表面修饰层(7)采用11-巯基十一酸的单分子自组装层，厚度为10nm，折射为1.35。

8.一种基于如权利要求1所述的波导耦合长程表面等离子共振传感器的测量方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

S1：材料：激光器(9)、偏振片(10)、透镜(11)、单元光电探测器(12)、直流电压输出装置(13)、交流电压输出装置(14)和数据处理系统(15)；

S2：标定：在样品池(8)中通入折射率已知的标准物，直流电压输出装置(13)和交流电压输出装置(14)相串联后再将直流电压输出装置(13)和交流电压输出装置(14)的输出端分别和上金属包被层(3)和下金属包被层(6)连接，直流电压输出装置(13)连接至数据处理系统(15)，激光器(9)输出光束依次经过偏振片(10)和透镜(11)准直后入射棱镜(1)与上金属包被层(3)的界面，并在此界面反射进入单元光电探测器(12)，单元光电探测器(12)的信号输入数据处理系统(15)，记录信号的零点值；

S3：测量：在样品池(8)中通入检测物介质，其余部件的位置均保持不变，由于被检测物的折射率相对于标准物发生了变化，共振角度产生偏移，单元光电探测器(12)接收棱镜(1)与上金属包被层(3)界面的反射光束，数据处理系统(15)根据单元光电探测器(12)的输出寻找信号零点，以步长10mV来调节折射率可调介质层(4)的外加电压，同时保持交流电压输出装置(14)的电压幅度、频率不变，在每次改变直流电压值时，单元光电探测器(12)接收棱镜(1)与上金属包被层(3)界面的反射光束，数据处理系统(15)根据单元光电探测器(12)的输出寻找到零点信号为止，记录此时的直流电压作为被检测物折射率的测量结果，通过计算模拟出的施加在折射率可调介质层(4)的外加电压与不同被检测物折射率对应关系。