[发明专利]基于石墨烯GH位移和光热效应的溶液检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯GH位移和光热效应的溶液检测装置，其特征在于：包括探测光源（1）、带有石墨烯的棱镜（6）、平衡探测器（8）、锁相放大器（9）、泵浦光源（10）和CCD相机（13），探测光源（1）产生探测光依序通过偏振片（2）和半波片（3）后形成p偏振光，经过反射镜（4）的反射，射出的光经过聚焦物镜（5）以全反射角入射到带有石墨烯的棱镜（6）的入射面，其出射面射出的光依序经过聚焦物镜（5）和分光棱镜（7）后分为强度相同的两束探测光并进入平衡探测器（8），平衡探测器（8）用于测量两束探测光的光强差，锁相放大器（9）与平衡探测器（8）相连，锁相放大器（9）与计算机相连；

泵浦光源（10）产生泵浦光依序通过可调衰减器（11）和光强调制单元后经过反射镜（4）的反射，射出的光经过聚焦物镜（5）入射到带有石墨烯的棱镜（6）的反射面，CCD相机（13）用于观测在石墨烯的棱镜（6）的反射面上p偏振光和泵浦光重合的光斑。

2.根据权利要求1所述的基于石墨烯GH位移和光热效应的溶液检测装置，其特征在于：所述带有石墨烯的棱镜（6）包括直角棱镜，石英片（61），石墨烯（62）和微流通道（63），石英片（61）通过折射率匹配液耦合在直角棱镜的反射面上，微流通道（63）键合在石英片（61）上，微流通道（63）为一横截面为矩形的凹槽结构，微流通道（63）的两端设有进液口，石墨烯（62）通过高温还原法制备在石英片（61）上，石墨烯（62）与微流通道（63）键合。

3.根据权利要求1所述的基于石墨烯GH位移和光热效应的溶液检测装置，其特征在于：所述泵浦光的波长为980-1100 nm。

4.根据权利要求1所述的基于石墨烯GH位移和光热效应的溶液检测装置，其特征在于：所述光强调制单元为斩波器（12）或声光调制器。

5.一种基于石墨烯GH位移和光热效应的溶液检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

用高温还原法制备石墨烯（62），其基底是石英片（61），将石墨烯通过折射率匹配液耦合到直角棱镜的反射面，在石墨烯的上表面键合微流通道（63）；

泵浦光经过光强调制单元加载一定的强度频率，通过可调衰减器（11）、反射镜（4）和聚焦物镜（5）后垂直入射到石墨烯的表面；

探测光经过偏振片（2）和半波片（3）变为p偏振光，通过聚焦物镜（5）以全反角入射直角棱镜和石墨烯（62）发生相互作用，用分光棱镜（7）将全反射光分成强度相同的两束光，分别进入平衡探测器；

调节反射镜（4）的位置使得探测光和泵浦光完全重合，通过CCD相机（13）观察探测光和泵浦光是否完全重合；

将标准溶液注入微流通道（63）内，标准溶液与石墨烯（62）发生热交换，通过调节直角棱镜的位置使得平衡探测器（8）输出的两束探测光的差分信号为零；

对微流通道（63）分别注入不同种类的溶液，溶液因泵浦光而产生的热量使折射率变化，导致石墨烯GH位移发生改变，引起平衡探测器（8）输出电压信号变化；

对微流通道（63）注入待检测溶液，通过电压变化的幅值和时间与不同种类溶液的对应关系，得到检测溶液的种类。

6.根据权利要求5所述的基于石墨烯GH位移和光热效应的溶液检测方法，其特征在于：所述标准溶液为水。