本發明專利技術公開了納米結構持久性有毒物質檢測方法及器件，激光器作為有毒物質的激發光源將激光耦合到光纖中，進入第一環形器，從第一環形器上輸出激光照射在粘有有毒物質的納米襯底上，由于表面增強拉曼散射效應產生拉曼信號光，相對于激發光源頻率有一個頻移的拉曼信號，返回第一環形器；再到達第二環形器經過可調光纖布拉格光柵，使信號光返回進入第二環形器，并從探測端口輸出到光探測器，由光探測器測量信號光光強，分辨該待測有毒物質。在本發明專利技術中，調節可調光纖布拉格光柵，如果光探測器探測到有光信號，可以通過可調光纖布拉格光柵的調節裝置的調節狀態得到該信號光的頻率，這樣就可以檢測該待測有毒物質。該發明專利技術的測量精度高，且操作簡單易實現。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及納米結構持久性有毒物質(PTS)檢測方法及器件。
技術介紹
當環境中存在痕量持久性有毒物質(PTS)時，特定的敏感結構將對其產生強烈的吸附和富集，從而導致材料固有性質的顯著變化。如基于銀顆粒的納米結構材料，當吸附有機分子時，一方面由于銀納米顆粒本地表面等離子體振蕩峰(Localized surface plasmon resonance，LSPR)產生電場增強效應，使得敏感單元的局域場顯著增強，使得拉曼散射信號得到加強，另一方面所吸附的有機分子的化學環境(電子共振和電荷轉移共振效應)也使得拉曼信號明顯增強，從而產生表面增強拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering，SERS)，據此可以實現吸附物的痕量探測和分子識別。目前，關于環境吸附物SERS信號的研究工作，所用的SERS激發光源大多為半導體激光器泵浦的連續波鈦寶石激光器，對SERS信號的檢測則采用單色儀結合CCD的方式，并且，為消除雜散光的影響，測試系統中采用了復雜的空間和光譜濾波器件，使得SERS測試系統的損耗大、檢測靈敏度低，且系統復雜、成本高，無法滿足現場檢測的要求。正是這種信號獲取與檢測的困難，制約了SERS效應的實用化，為真正將SERS效應用于痕量檢測技術，必須研究SERS檢測器件的新型設計原理及其關鍵技術。 另一方面，基于石英玻璃的光纖具有傳輸帶寬大、損耗低、抗干擾能力強、重量輕、柔韌性好等一系列優點，隨著光通信技術的發展，光纖激光器與放大器、光纖光柵、光纖耦合器以及波分復用器等光纖有源與無源器件已達到了很高的水平，而激光器的高效光纖耦合技術、光纖雙向傳輸與隔離(解復用)技術、光纖信號傳輸與控制技術、以及光纖接收機等系統技術更是成為了現代光纖通信的支撐技術，并正在應用于能源，環境，生物與醫學等相關學科。特別重要的是，光纖具有微米量級的纖芯直徑，若將光纖技術用于納米材料的局域SERS信號的產生、獲取與檢測中，無疑將大大推進SERS痕量探測和識別的實用化進程，進而推動微納光子學器件的進展。近年來，人們已開始嘗試將光纖用于激發光源與敏感單元之間激發光、敏感單元與光探測器之間SERS信號的傳輸介質，以降低系統損耗，提高檢測靈敏度。但是，這種光纖應用是初步的，沒有發揮光纖技術的優勢。
技術實現思路
本專利技術的目是提供一種新的納米結構持久性有毒物質檢測方法及器件，提高了檢測靈敏度，而且避免了對信號光的頻率的直接測量，簡化了整個測試系統，降低了成本。 本專利技術的技術方案如下 納米結構持久性有毒物質檢測方法，其特征在于激光器作為有毒物質的激發光源將激光耦合到光纖中，進入第一環形器，從第一環形器端口輸出，經過光纖傳輸后，激光照射在粘有有毒物質的納米襯底上，有毒物質與局域場由于表面增強拉曼散射效應相互作用產生拉曼信號光，相對于激發光源頻率有一個頻移的拉曼信號，經光纖收集后由第一環形器端口輸入，從第一環形器的另一端口輸出進入第二環形器；進入第二環形器的拉曼信號，由第二環形器上的端口到達可調光纖布拉格光柵，通過調節可調光纖布拉格光柵的反射中心波長，使信號光返回進入第二環形器，并從第二環形器端口輸出，經過光纖進入光探測器，由光探測器測量信號光光強，如果測量有光信號，說明拉曼信號光的波長與可調光纖布拉格光柵的中心波長是一致的，這樣該待測有毒物質就可以檢測出來。 所述的納米結構持久性有毒物質檢測方法，其特征在于所述的可調光纖布拉格光柵帶寬為0.1nm。 納米結構持久性有毒物質檢測器件，包括有激光器，其特征在于激光器的出射激光經過耦合光纖進入第一環形器，第一環形器上一個端口連接光纖將光傳輸到粘有有毒物質的納米襯底上，另一個端口連接光纖接入第二環形器；第二環形器有一個端口連接有可調光纖布拉格光柵，另一端口連接光纖接入光探測器。 在本專利技術中，調節可調光纖布拉格光柵，如果光探測器探測到有光信號，可以通過可調光纖布拉格光柵的調節裝置的調節狀態得到該信號光的頻率，這樣就可以分辨該待測有毒物質。該專利技術的測量精度高，且操作簡單易實現。 附圖說明 圖1為納米結構持久性有毒物質(PTS)檢測器件原理圖。 具體實施例方式 參見圖1。 激光器作為有毒物質的激發光源將激光耦合到光纖中，激光由第一環形器的端口1進入第一環形器，端口2輸出，經過光纖傳輸后，激光照射在粘有有毒物質的納米襯底上，由于表面增強拉曼散射效應產生拉曼信號光，相對于激發光源頻率有一個頻移的拉曼信號光經光纖收集后由第一環形器的端口2輸入，端口3輸出，然后通過光纖進入第二環形器的端口1，由第二環形器的端口2到達可調光纖布拉格光柵，通過調節可調光纖布拉格光柵的反射中心波長(可調光纖布拉格光柵帶寬一般為0.1nm)使信號光由第二環形器的端口2返回第二環形器，并由端口3通過光纖輸出，光纖輸出端與光探測器相連，由光探測器測量信號光光強。權利要求1、納米結構持久性有毒物質檢測方法，其特征在于激光器作為有毒物質的激發光源將激光耦合到光纖中，進入第一環形器，從第一環形器端口輸出，經過光纖傳輸后，激光照射在粘有有毒物質的納米襯底上，有毒物質與局域場由于表面增強拉曼散射效應相互作用產生拉曼信號光，相對于激發光源頻率有一個頻移的拉曼信號，經光纖收集后由第一環形器端口輸入，從第一環形器的另一端口輸出進入第二環形器；進入第二環形器的拉曼信號，由第二環形器上的端口到達可調光纖布拉格光柵，通過調節可調光纖布拉格光柵的反射中心波長，使信號光返回進入第二環形器，并從第二環形器端口輸出，經過光纖進入光探測器，由光探測器測量信號光光強，如果測量有光信號，說明拉曼信號光的波長與可調光纖布拉格光柵的中心波長是一致的，這樣該待測有毒物質就可以檢測出來。2、根據權利要求1所述的納米結構持久性有毒物質檢測方法，其特征在于所述的可調光纖布拉格光柵帶寬為0.1nm。3、納米結構持久性有毒物質檢測器件，包括有激光器，其特征在于激光器的出射激光經過耦合光纖進入第一環形器，第一環形器上一個端口連接光纖將光傳輸到粘有有毒物質的納米襯底上，另一個端口連接光纖接入第二環形器；第二環形器有一個端口連接有可調光纖布拉格光柵，另一端口連接光纖接入光探測器。全文摘要本專利技術公開了納米結構持久性有毒物質檢測方法及器件，激光器作為有毒物質的激發光源將激光耦合到光纖中，進入第一環形器，從第一環形器上輸出激光照射在粘有有毒物質的納米襯底上，由于表面增強拉曼散射效應產生拉曼信號光，相對于激發光源頻率有一個頻移的拉曼信號，返回第一環形器；再到達第二環形器經過可調光纖布拉格光柵，使信號光返回進入第二環形器，并從探測端口輸出到光探測器，由光探測器測量信號光光強，分辨該待測有毒物質。在本專利技術中，調節可調光纖布拉格光柵，如果光探測器探測到有光信號，可以通過可調光纖布拉格光柵的調節裝置的調節狀態得到該信號光的頻率，這樣就可以檢測該待測有毒物質。該專利技術的測量精度高，且操作簡單易實現。文檔編號G01N21/65GK101281134SQ20081010056公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月12日 優先權日2008年5月12日專利技術者毛慶和, 廖艷林 申請人:中國科學院安徽光學精密機械研究所本文檔來自技高網...
【技術保護點】
納米結構持久性有毒物質檢測方法，其特征在于：激光器作為有毒物質的激發光源將激光耦合到光纖中，進入第一環形器，從第一環形器端口輸出，經過光纖傳輸后，激光照射在粘有有毒物質的納米襯底上，有毒物質與局域場由于表面增強拉曼散射效應相互作用產生拉曼信號光，相對于激發光源頻率有一個頻移的拉曼信號，經光纖收集后由第一環形器端口輸入，從第一環形器的另一端口輸出進入第二環形器；進入第二環形器的拉曼信號，由第二環形器上的端口到達可調光纖布拉格光柵，通過調節可調光纖布拉格光柵的反射中心波長，使信號光返回進入第二環形器，并從第二環形器端口輸出，經過光纖進入光探測器，由光探測器測量信號光光強，如果測量有光信號，說明拉曼信號光的波長與可調光纖布拉格光柵的中心波長是一致的，這樣該待測有毒物質就可以檢測出來。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：毛慶和，廖艷林，
申請(專利權)人：中國科學院安徽光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：34[中國|安徽]
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