[实用新型]一种基于太赫兹全金属超材料的微流传感芯片

说明书

本实用新型提供一种基于太赫兹全金属超材料的微流传感芯片，其包括全金属超材料层和微流通道，全金属超材料层为一层带一定数量镂空图案的全不锈钢超材料，厚度为0.05mm,镂空图案为一个对称型的哑铃图案；微流通道附着在全金属超材料层表面上并且覆盖镂空图案；微流通道包括微流通道液体入口、微流通道中间部分和微流通道液体出口；当垂直入射的入射电磁波极化方向沿着哑铃短轴时，可以激发一个磁环偶极子和一个电偶极子，对应的在0.5‑1.5THz频率范围内产生一个透射峰，然后待测液体从微流通道液体入口进入，与全金属超材料层直接接触再从微流通道液体出口流出，通过对透射峰峰值波长漂移的检测，能够实现0.5‑1.5THz频率范围内的高灵敏度的液体折射率检测。

技术领域

本实用新型涉及光学测量领域，特别是涉及一种基于太赫兹全金属超材料的微流传感芯片，主要应用于液体折射率检测。

背景技术

传感器是一种检测装置，能感受被测量的信息并将其按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息进行输出，以满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。目前，传感器已广泛应用于社会发展及人类生活的各个领域，并且在发展经济、推动社会进步方面起着越来越重要的的作用。

超材料是一种人工合成的亚波长电磁超材料，其具有许多自然材料所不具有的特性，比如能让光、电磁波改变它们通常的性质，而这样的效果是传统材料无法实现的，因而超材料是最近电磁领域的研究热点之一。超材料的成分上没有什么特别之处，它的奇特性质源于其精密的几何结构以及尺寸大小，其中的微结构大小尺度小于它作用的波长，因此其得以对波施加影响，可用等效介电常数和等效磁导率来表征其电磁响应。当入射光的能量耦合到超材料时，可以产生谐振，在透射谱中可以观察到一个透射谷或者投射峰，由于超材料谐振对周围介质的变化什么敏感，因此超材料常被用于传感领域。

目前现有技术中，有的超材料传感器能够实现GHz频率范围内的的折射率检测，但是普遍的，国内外太赫兹超材料折射率传感器对于某些微量物质或微小浓度物质的检测灵敏度还不够高，从而限制了太赫兹传感器的应用。并且目前用于实验测量的太赫兹时域光谱系统的频谱分辨率较低，影响了传感检测的精度。

如何设计出结构简单、制备容易、成本较低且适宜批量生产的能在THz频率范围内实现液体折射率检测的太赫兹波折射率传感器是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于太赫兹全金属超材料的微流传感芯片，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种基于太赫兹全金属超材料的微流传感芯片，具体内容如下：

本实用新型提供一种基于太赫兹全金属超材料的微流传感芯片，包括全金属超材料层(1)、微流通道(2)。

所述全金属超材料层(1)表面加工若干个成周期排布的镂空图案，所述镂空图案作为传感器单元使用。

所述微流通道(2)包括微流通道液体入口(4)、微流通道中间部分(3) 和微流通道液体出口(5)，所述微流通道中间部分(3)的一端与所述微流通道液体入口(4)连接，所述微流通道中间部分(3)的另一端与所述微流通道液体出口(5)连接，并且三者形成一个物理上连通的整体。

所述微流通道(2)附着在所述全金属超材料层(1)表面上并且覆盖所述镂空图案。

优选地，所述全金属超材料层(1)材料为不锈钢，所述镂空图案成周期排布。

优选地，所述镂空图案为一个正方形单元加一个长方形单元再加一个正方形单元形成的镂空哑铃图案。

优选地，所述微流通道(2)由聚二甲基硅氧烷材料PDMS采用软刻蚀技术制成。

优选地，所述微流通道液体入口(4)与所述微流通道液体出口(5)通过冲洗工艺制成。