[发明专利]太赫兹传感器及其使用方法

权利要求书

1.太赫兹传感器，其特征在于，包括多个谐振单元排布的周期阵列，任一谐振单元包括从上到下依次叠置的金属谐振层、介质层和金属反射层，其中，所述金属谐振层包括同圆心的外圆环和内圆环，所述外圆环上设有第一开口，所述内圆环上设有第二开口，所述第一开口和所述第二开口沿径向连通。

2.如权利要求1所述的太赫兹传感器，其特征在于，所述介质层和所述金属反射层均为立方体结构，所述介质层和所述金属反射层的水平方向的截面为尺寸一致的正方形结构；所述介质层、所述金属反射层的水平方向的截面的中心均与所述内圆环的圆心重合。

3.如权利要求2所述的太赫兹传感器，其特征在于，所述外圆环和所述内圆环竖直方向的厚度t均为0.2μm；所述外圆环的直径r₁为18～35μm，宽度w₁为1～4μm，第一开口的宽度g₁为1～10μm；所述内圆环的直径r₂为8～15μm，宽度w₂为1～4μm，第二开口的宽度g₂为1～10μm；

所述介质层和所述金属反射层的水平方向截面的正方形结构的边长为70～200μm；所述介质层的厚度h为10～50μm，所述金属反射层的厚度t₁为0.5μm。

4.如权利要求3所述的太赫兹传感器，其特征在于，所述外圆环的直径r₁为18μm，宽度w₁为2μm，第一开口的宽度g₁为4μm；所述内圆环的直径r₂为10μm，宽度w₂为3μm，第二开口的宽度g₂为4μm。

5.如权利要求3所述的太赫兹传感器，其特征在于，所述介质层和所述金属反射层的水平方向截面的正方形结构的边长为80μm；所述介质层的厚度h为20μm。

6.如权利要求1所述的太赫兹传感器，其特征在于，所述介质层的材料为高阻硅或熔石英或聚酰亚胺或聚四氟乙烯或聚乙烯。

7.如权利要求6所述的太赫兹传感器，其特征在于，所述介质层的材料为聚四氟乙烯。

8.如权利要求1所述的太赫兹传感器，其特征在于，所述外圆环、所述内圆环和所述金属反射层的材料均为金或银或铜。

9.如权利要求8所述的太赫兹传感器，其特征在于，所述外圆环、所述内圆环和所述金属反射层的材料均为金。

10.如权利要求1～9任一一项所述的太赫兹传感器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将太赫兹传感器清洗、烘干备用；

步骤二：开启太赫兹时域光谱系统，调整光路，充入氮气，将湿度降低至3％以下，扫描空气，直至光谱信号稳定，得到参考信号光谱数据Reference，然后将太赫兹传感器放置在卡槽上进行扫描，得到空传感器光谱数据Sample0；

步骤三、配置多种测试样品溶液，多种测试样品溶液为样品混合物等比例混合配置得到的溶液；

步骤四、使用移液枪将测试样品溶液滴至太赫兹传感器表面，在40°环境下烘干；

步骤五：在步骤二相同的条件下，利用太赫兹时域光谱系统扫描步骤四得到的覆盖样品的太赫兹传感器，取多次扫描光谱数据的平均值得样品信号光谱数据Sample1；清洗传感器并烘干；

步骤六、重复步骤四～步骤五，记录所有测试溶液对应的样品信号光谱数据Sample2、Sample3、……Sample n；

步骤七：将参考信号的光谱数据Reference和空传感器光谱数据Sample0、样品信号光谱数据Sample1、Sample2、Sample3、……Sample n导入至origin 2018，对其进行快速傅里叶变换得到频域光谱，利用计算样品的反射率，其中，E_sample为每个样品光谱数据对应的信号强度，E_reference为空气的信号强度，再通过A＝1-R计算每个样品对应的吸收率，并绘制各个测试样品在0.7～2.5THz频段内的吸收特性曲线；

步骤八、分析各个测试样品吸收特性曲线的频移情况，建立频移变化与测试样品之间的关系模型。