[发明专利]一种长周期光纤光栅的SPR重金属离子传感头及其制作方法

摘要

本发明公开一种长周期光纤光栅的SPR重金属离子传感头及其制作方法，传感头包括长周期光纤光栅、金属膜和改性壳聚糖薄膜，所述长周期光纤光栅包括含有光栅的纤芯以及包附在纤芯外的包层，所述光栅的周期为100‑500μm，光栅区域的包层表面镀有一层30~200nm厚的金属膜，金属膜表面制备有30~500nm厚的改性壳聚糖薄膜，所述改性壳聚糖薄膜能够吸附重金属离子。在使用时，改性壳聚糖薄膜用于吸收特定的重金属离子，光信号从光纤的一端入射向另一端传输，经过长周期光纤光栅时特定波长的光信号将耦合进入包层并在金属膜界面产生表面等离子体共振信号，表面等离子共振信号的波长将随着重金属离子浓度的变化而发生偏移，根据波长偏移量就能够简单、快捷地实现重金属离子的检测。

主权项

1.一种长周期光纤光栅的SPR重金属离子传感头的制作方法，所述SPR重金属离子传感头包括长周期光纤光栅、金属膜和改性壳聚糖薄膜，所述长周期光纤光栅包括含有光栅的纤芯以及包附在纤芯外的包层，所述光栅的周期为100‑500μm，光栅区域的包层表面镀有一层30~200nm厚的金属膜，金属膜表面制备有30~500nm厚的改性壳聚糖薄膜，所述改性壳聚糖薄膜能够吸附重金属离子；其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：S1：将长周期光纤光栅置于无水乙醇中用超声波清洗3‑8分钟2次，然后用脱脂棉蘸无水乙醇将长周期光纤光栅的包层表面擦拭干净并晾干；S2：将擦拭干净并晾干的长周期光纤光栅在光栅区域的包层表面镀上一层金属膜，厚度为30~200nm；S3：用质量浓度为0.5‑5%的乙酸配制质量浓度为1‑5%的壳聚糖溶液，直至壳聚糖溶液变清亮且粘稠，随即对该壳聚糖进行改性，不同的改性壳聚糖能够对不同的重金属离子产生强吸附，不同改性的壳聚糖用于在不同周期大小的长周期光纤光栅上制备自组装壳聚糖膜；S4：在金属膜表面采用自组装法制备壳聚糖膜：将长周期光纤光栅置于制备好的壳聚糖溶液中10~20分钟后随即用去离子水洗净，同时将其表面的水分用滤纸吸干，金属膜的表面形成单层的壳聚糖膜；如果需要制备双层或多层壳聚糖膜，则多次重复本步骤即可，制备的壳聚糖膜厚度为30~500nm；S5：将制备有壳聚糖膜的长周期光纤光栅置于常温下的重金属离子溶液静置24h后，使壳聚糖膜对重金属离子完全吸附，取出用去离子水洗涤3‑5次后真空干燥24h定型；用HCl溶液浸泡24h，将壳聚糖膜吸附的重金属离子洗脱，然后放入干燥箱烘干，即得改性壳聚糖薄膜，该改性壳聚糖薄膜对该重金属离子产生吸附从而实现重金属离子的快速检测。