亚星游戏官网-www.yaxin868.com

基于表面等离子共振原理的金-二氧化硅-金波导的光湿度传感装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于表面等离子共振原理的金-二氧化硅-金波导的光湿度传感装置，包括顺序连接的激光器、棱镜激发的金-二氧化硅-金波导表面等离子共振传感器、光谱检测仪，其特征是，所述棱镜激发的金-二氧化硅-金波导表面等离子共振传感器是在棱镜的底部顺序设置第一金膜层、二氧化硅膜层和第二金膜层构成。这种装置将SPR技术应用在湿度传感领域可以显著的提高湿度传感的灵敏度，同时还可以改进当前电子、电量湿度传感器存在的的集成化程度低、精度低、不稳定性、反应时间慢等不足，特别还能利用光学传感器的特点实现如远距离传输传感、低温复杂环境等特殊条件下的应用。
【专利说明】基于表面等离子共振原理的金-二氧化硅-金波导的光湿 度传感装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及传感器技术，具体是一种基于表面等离子共振原理的金-二氧化 硅-金波导的光湿度传感装置。

【背景技术】
[0002] 表面等离子共振（Surfaceplasmonresonance,简称SPR)是金属薄膜与介质交 界面处的自由电子因受到倏逝波的激发而产生的自由电子集体振荡的现象。表面等离子 波可以在亚波长结构体系中传播，形成高集成度光子回路，是把光学器件与电子器件集成 到一起的重要途径，表面等离子共振传感技术在近年来受到科研人员的高度重视与快速发 展，特别是在生物大分子检测方面取得突破性进展。尤其以美国托马斯?杰斐逊大学的〇ck 课题组用SPR传感器对Cu2+进行检测，当使用的薄聚合物层与Cu2+结合后，其折射率发生变 化，并伴随着反常色散导致折射率的显著变化，最终得到检测限低至1(T12M。与传统相互作 用技术的传感形式如超速离心，荧光法，热量测定法等相比，SPR技术大多数情况下，不需 要对样品进行处理；可以实现高通量，高质量的分析数据；能在混浊的甚至不透明的样品 中进行分析，这使其在传感【技术领域】受到了国内外诸多学者的广泛重视，目前对于SPR传 感器研宄大都集中在生物传感、气体传感等领域。
[0003] 而《传感器与微系统》在2009年28卷第5期68-71页上登载了"光湿度传感器的 折射率感湿机理"一文，上海理工大学的王珍媛等人利用Maxwell-Gamett理论分析了二氧 化硅薄膜的感湿机理，为二氧化硅薄膜作为感湿材料作了理论论证，然而目前还未看到利 用这一材料特性实现的传感装置。从当前发展来看，利用二氧化硅薄膜实现传感系统设计 成为了二氧化硅薄膜作为感湿材料向实用型转变的首要目标。


【发明内容】

[0004] 本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于表面等离子共振原理的 金-二氧化硅-金波导的光湿度传感装置。这种装置能够弥补电子湿度传感器存在的集成 化程度低、精度低问题，还能够改善电量传感器的不稳定性、反应时间慢以及灵敏度低等问 题，且结构简单、易于实现。
[0005] 实现本发明目的的技术方案是：
[0006] 一种基于表面等离子共振原理的金-二氧化硅-金波导的光湿度传感装置，包括 顺序连接的激光器、棱镜激发的金-二氧化硅-金波导表面等离子共振传感器、光谱检测 仪。
[0007] 所述的激光器为He-Ne激光器。
[0008] 所述的棱镜激发的金-二氧化硅-金波导表面等离子共振传感器的棱镜为高透射 率BK7玻璃。
[0009] 所述棱镜激发的金-二氧化硅-金波导表面等离子共振传感器是在棱镜的底部顺 序设置第一金膜层、二氧化硅膜层和第二金膜层构成。
[0010] 所述棱镜激发的金-二氧化硅-金波导表面等离子共振传感器的波导结构为对称 薄膜的金属-介质-金属波导结构。
[0011] 金-二氧化硅-金的波导结构可以增强表面等离子模式耦合效果，从而提高二氧 化硅薄膜有效折射率随湿度变化的信号变化强度，提高光谱检测的精确性。
[0012] 金-二氧化硅-金的波导结构通过金属薄膜工艺就能方便实现制作。
[0013] 这种装置利用输出波长为632nmHe-Ne激光器出射的P偏振光激发表面等离子共 振现象，通过光谱检测仪接收共振角变化，利用表面等离子共振原理和湿度与有效折射率 关系得到湿度变化。
[0014] 光谱检测仪检测出的共振角通过以下关系得到湿度传感量：
[0015] 有效折射率与湿度间存在

【权利要求】
1. 一种基于表面等离子共振原理的金-二氧化硅-金波导的光湿度传感装置，包括顺 序连接的激光器、棱镜激发的金-二氧化硅-金波导表面等离子共振传感器、光谱检测仪， 其特征是，所述棱镜激发的金-二氧化硅-金波导表面等离子共振传感器是在棱镜的底部 顺序设置第一金膜层、二氧化硅膜层和第二金膜层构成，利用输出波长为632nm He-Ne激光 器出射的P偏振光激发表面等离子共振现象，通过共振角变化得到感湿变化量，通过Si02对湿度的灵敏变化特点从而造成有效折射率变化，由光谱检测仪接收共振角变化，采用表 面等离子共振原理以及湿度与有效折射率关系得到感湿变化量。
2. 根据权利要求1所述的基于表面等离子共振原理的金-二氧化硅-金波导的光湿度 传感装置，其特征是，所述棱镜激发的金_二氧化硅-金波导表面等离子共振传感器的波导 结构为对称薄膜的金属-介质-金属波导结构。
【文档编号】G01N21/41GK104458654SQ201410848657
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】朱君, 秦柳丽, 宋树祥 申请人:广西师范大学