[发明专利]基于表面增强拉曼效应的超痕量检测光极

说明书

本发明公开了一种基于表面增强拉曼效应的超痕量检测光极，包括一端部为球状的纤芯和覆盖于纤芯球状端部的弧形包层，所述弧形包层外表面设置有用于表面增强拉曼散射的贵金属纳米粒子层；所述纤芯球状端部、弧形包层和贵金属纳米粒子层共同形成检测光极的球形检测端；通过将贵金属纳米粒子固定于球形检测端，当样品溶液中溶剂蒸发后，样品溶质附着于弧形的球形检测端外壁，在重力作用下，弧形外壁能够较好的实现样品自动定位，利于样品汇聚，增强拉曼信号；同时球形检测端的设置，利于增大光极的数值孔径，有效提高光极对拉曼光信号的收集能力，针对超痕量待测物质，具有较高的检测精度，同时，使用方便，检测效率高。

技术领域

本发明涉及一种物质光谱检测仪器的零部件，具体涉及一种基于表面增强拉曼效应的超痕量检测光极。

背景技术

光的散射包括弹性散射和非弹性散射，弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分，非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分，称之为拉曼效应；由于振动光谱是物质分子的指纹，依据拉曼效应制作的拉曼光谱仪可以用于准确定性鉴别样品。拉曼光谱的分析方法一般不需要对样品进行前处理，并且在分析过程中操作简便，测定时间短，是一种可以对样品同时进行定性和定量的分析技术，具有极为广泛的应用前景。不过，其较低的灵敏度限制了这一技术的大规模应用。表面增强拉曼光谱(SERS)是一种在20世纪90年代随着纳米技术发展而发展起来的高灵敏度光谱分析技术。与拉曼光谱一样，SERS可以用于准确定性鉴别样品。SERS具有超高的分析灵敏度，较普通拉曼分析灵敏度提高约10个数量级，可分析小到分子，大到细胞水平的研究对象。现有技术中，SERS检测一般有三种方式：在样品溶液中添加贵金属纳米粒子，并诱导纳米粒子聚集以形成SERS热点；在SERS基底上直接滴加样品溶液，让其铺展、干燥并进行分析；以及将SERS光极插入样品溶液采集信号等。上述方式具有诸多缺点。例如，直接滴加纳米粒子的方式重现性极差；在SERS基底上滴加样品则取决于SERS基底，同时由于样品会在基底上铺展，单位面积样品浓度会受到限制，即灵敏度会较低。SERS光极具有较好的现场操作前景，但灵敏度有提升空间。总体而言，这三种方式对于(超)痕量样品中成分的检测各有优缺点。

为提高样品的检测精度，出现了一种将样品溶液诱导至检测光极以实现高精度检测的装置，其检测光极包括纤芯和包层，通过将附着于检测光极(即检测光纤)的样品溶液烘干，使样品溶质汇集于纤芯端部实现表面拉曼检测，但检测光极端面为平面，对于一些超痕量检测时，样品易于分散，且光纤的数值孔径(NA)较小，不利于受激发散射的拉曼光进入检测光极中，造成表面增强拉曼效应不强，降低了检测光极的检测精度。

因此，为解决以上问题，需要一种基于表面增强拉曼效应的超痕量检测光极，能够较好的实现样品自动定位，利于样品汇聚，增强拉曼信号，且有效提高检测光极端面的表面增强拉曼光信号收集，针对超痕量待测物质，具有较高的检测精度，同时，使用方便，检测效率高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供基于表面增强拉曼效应的超痕量检测光极，能够较好的实现样品自动定位，利于样品汇聚，增强拉曼信号，且有效提高检测光极端面的表面增强拉曼光信号收集，针对超痕量待测物质，具有较高的检测精度，同时，使用方便，检测效率高。

本发明的基于表面增强拉曼效应的超痕量检测光极，包括一端部为球状的纤芯和覆盖于纤芯球状端部的弧形包层，所述弧形包层外表面设置有用于表面增强拉曼散射的贵金属纳米粒子层；所述纤芯球状端部、弧形包层和贵金属纳米粒子层共同形成检测光极的球形检测端。

进一步，所述球形检测端的球心位于所述纤芯的中心轴线上。

进一步，所述纤芯的球状部分直径大于或等于非球状部分纤芯的直径，弧形包层的内外表面直径大于或等于非弧形包层的直径。