[发明专利]基于石墨烯表面波的高灵敏多光束折射率探测装置和方法

摘要

本发明涉及光学折射率探测的技术领域，具体的公开了一种基于石墨烯表面波的高灵敏多光束折射率探测装置和方法，利用石墨烯层对表面波的光学吸收灵敏依赖介质折射率的基本原理，通过采用能够快速改变被测介质折射率的声波发生装置，从而实现了对待测介质折射率的高灵敏度和超快测量，并通过多束光线同时对被测介质中各个不同部位的折射率进行同时测量以获得均值，实现了介质折射率测量结果的高精度，利用本发明的装置和方法测量折射率的响应时间可以短至1ns，极限灵敏度和探测极限分别为1×10⁶mV/RIU和5×10^‑6RIU，改善了传统的折射率测量方法灵敏度不高，而且响应时间较长以及检测精度较低的问题。

主权项

1.一种基于石墨烯表面波的高灵敏多光束折射率探测装置，其特征在于，包括探测光源装置、基于石墨烯的折射率探头、信息光束提取装置、光电探测器、数据采集芯片和计算机，所述探测光源装置发出有沿周向均匀间隔分布的多条光束，光束为s偏振光或者包含s偏振分量的光；所述折射率探头用于接收多条光束以在石墨烯上分别形成探测窗口，通过石墨烯对表面波的吸收变化以反映待测样品的折射率变化，并将带有折射率信息的各条反射光进一步分别反射至多个对应的所述信息光束提取装置中；各个信息光束提取装置分别接收带有折射率信息的各条反射光，且在各条反射光中进一步提取出各条s偏振光分量光束；各条s偏振光分量光束分别进入至设于对应位置上的多个所述光电探测器，各个光电探测器分别将接收到的光强度值转换为电压值且各个光电探测器分别电连接有数据采集芯片，各个数据采集芯片分别与所述计算机电连接；所述折射率探头包括由下至上依次连接的耦合棱镜、透明基底和结合于透明基底表面上的石墨烯膜，所述石墨烯膜的表面连接有样品槽，且样品槽的内部填充有待测样品，待测样品与石墨烯膜的表面直接接触；所述样品槽的一端部可拆卸连接有声波发生装置，另一端部开设有多个通孔，各个通孔沿周向均匀间隔分布且分别与各条光束一一对应。