[实用新型]一种复合型微腔和重金属离子检测系统

说明书

本实用新型公开了一种复合型微腔，包括具有两开口端的回音壁模式微腔，所述回音壁模式微腔的内壁上附着有一折射率可变层，所述折射率可变层在与重金属离子相结合后可发生折射率变化。该复合型微腔可高效、简便地检测及去除液体中的微量重金属离子。本实用新型还提供公开了基于上述复合型微腔的重金属离子检测系统。

技术领域

本实用新型涉及微腔传感领域，尤其涉及一种复合型微腔和重金属离子检测系统。

背景技术

纺织、造纸等行业排出的废水中含有大量有毒、难降解且致癌的重金属离子，重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互结合，使它们失去活性， 也可能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。

目前，重金属离子检测技术仍存在着检测限不够低、精度不够高、非可视化、难以定量化等不足，如何高效、简便地检测及去除液体中的微量重金属离子成为亟待解决的现实问题。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供一种复合型微腔，可高效、简便地检测及去除液体中的微量重金属离子。

本实用新型还提供基于上述复合型微腔的重金属离子检测系统。

本实用新型所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种复合型微腔，包括具有两开口端的回音壁模式微腔，所述回音壁模式微腔的内壁上附着有一折射率可变层，所述折射率可变层在与重金属离子相结合后可发生折射率变化。

进一步地，所述折射率可变层可与重金属离子发生物理结合、化学结合或生物结合。

进一步地，所述折射率可变层为二维MXene材料层。

进一步地，所述二维MXene材料层为二维碳化钛纳米层。

进一步地，所述回音壁模式微腔为微毛细管腔、微泡腔或微瓶腔。

进一步地，所述回音壁模式微腔为微泡腔，其两开口端之间具有一球形微泡内腔，所述球形微泡内腔的两端分别通过毛细管通道与对应的开口端连通。

进一步地，所述折射率可变层附着于所述球形微泡内腔的内壁上。

一种重金属离子检测系统，包括

上述的复合型微腔，用于通入待检流体；

可调谐激光器，用于向所述复合型微腔中内壁附着有所述折射率可变层的部位内发射调制激光；

光谱仪，用于采集从所述复合型微腔中内壁附着有所述折射率可变层的部位内出射的调制激光，并将采集到的调制激光转换为所述复合型微腔的回音壁模式共振谱；

控制计算装置，用于控制所述可调谐激光器向所述复合型微腔中内壁附着有所述折射率可变层的部位内发射调制激光，以及控制所述光谱仪采集从所述复合型微腔中内壁附着有所述折射率可变层的部位内出射的调制激光，然后依据所述光谱仪转换来的所述复合型微腔的回音壁模式共振谱分析计算出待检流体中的重金属离子浓度。

进一步地，还包括

耦合装置，用于将所述可调谐激光器和光谱仪分别与所述复合型微腔连接，以将所述可调谐激光器发射的调制激光耦合进所述回音壁模式微腔内，以及供所述复合型微腔内的调制激光出射至所述光谱仪。

进一步地，所述耦合装置包括一微纳光纤，所述微纳光纤的两端分别与所述可调谐激光器和光谱仪连接，其光纤锥区与所述复合型微腔中内壁附着有所述折射率可变层的部位接近，以使调制激光以倏逝场的形式从所述微纳光纤输出耦合进所述复合型微腔内，并发生全反射现象以产生回音壁模式，最后再从所述复合型微腔耦合输出到所述微纳光纤内。