[发明专利]一种大测量范围的SPR折射率传感装置及测量方法

说明书

本申请涉及一种大测量范围的SPR折射率传感装置及测量方法，其中光纤SPR折射率传感装置，包括：光源、第一传输件、第二传输件、光纤传感元件以及光谱仪，光源通过第一传输件与光纤传感元件的输入端连接，光纤传感元件的输出端通过第二传输件与光谱仪连接，其中光纤传感元件包括：包层以及设置于包层内的纤芯，包层还设置有多个气孔，多个气孔沿轴向延伸并绕设于纤芯，纤芯内壁镀有金属膜。本申请的光纤传感器元件的包层设置有多个气孔，通过结构设计可使包层折射率降至1.1，使得本申请的大测量范围的光纤SPR折射率传感装置及折射率测量方法所适用的待测液体的折射率测量范围为大于1.1，有效提高了SPR折射率传感器的测量范围。

技术领域

本申请涉及一种大测量范围的SPR折射率传感装置及测量方法。

背景技术

SPR(surface plasmon resonance，表面等离子体共振)是一种光学现象，目前，表面等离子共振技术被广泛应用于研究结合特异性、抗体选择、抗体质控、疾病机制、药物发明、生物治疗、生物处理、生物标记物、结构-功能关系、小分子间相互作用等领域。

基于SPR技术的光纤折射率传感器除了具有精度高、实时性强、无需标记等特点，还具有体积小、重量轻、可远程在线测量、可直接连入光网络的优势，是实现SPR传感器微型化、网络化的重要途径。

现有的光纤SPR折射率传感器采用光纤纤芯作为光的入射介质，被测对象作为反射层，由于在全反射条件下才能激发SPR，而全反射的发生条件之一是光从光密介质射到它与光疏介质的界面上，因此要求被测对象的折射率要低于光纤纤芯的折射率，而现有技术中光纤纤芯的折射率一般为1.45左右，因此目前的光纤SPR传感器的折射率测量范围在为小于1.45，而光纤SPR折射率传感器通常用于测量液体，液体的折射率大于1以上，因此，目前光纤SPR传感器的折射率测量范围相当于1～1.45，大大限制了被测对象的适用范围。

因此，亟需一种能扩展光纤SPR折射率传感器的测量范围的新型光纤SPR折射率传感装置以及测量方法。

发明内容

为了解决上述的SPR折射率传感器的测量范围小的问题，本申请提供一种大测量范围的SPR折射率传感装置及测量方法。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种大测量范围的光纤SPR折射率传感装置，包括：光源、第一传输件、第二传输件、光纤传感元件以及光谱仪，光源通过第一传输件与光纤传感元件的输入端连接，光纤传感元件的输出端通过第二传输件与光谱仪连接，其中光纤传感元件包括：包层以及设置于包层内的中空纤芯，包层材质采用石英，其中包层上设置有多个气孔，多个气孔沿轴向延伸并绕设于中空纤芯，中空纤芯内壁镀有金属膜。

根据本申请的一实施方式，第一传输件以及第二传输件采用多模光纤。

根据本申请的一实施方式，光纤传感元件采用微结构光纤。

根据本申请的一实施方式，金属膜厚度为20～50nm。

根据本申请的一实施方式，光源为宽带光源，波长范围为400～1000nm。

根据本申请的一实施方式，光谱仪为光纤光谱仪。

根据本申请的一实施方式，多个气孔呈多层均匀绕设于中空纤芯。

根据本申请的一实施方式，多层气孔的孔径相同。

根据本申请的一实施方式，气孔的孔径小于中空纤芯孔径。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种大测量范围的折射率测量方法，包括本申请第一方面所述的光纤SPR折射率传感装置，包括如下步骤：

S1：光源通过第一传输件将测试光传输至光纤传感元件的中空纤芯内；

S2：使待测液体流过中空纤芯，使得测试光在待测液体与包层31的分界处发生全反射；