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原文传递一种多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统及方法

专利名称：	一种多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统及方法
摘要：	本发明实施例提供一种多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统及方法，包括：宽谱光源系统、光束整型系统、传感芯片系统、光谱仪系统和信号记录与分析系统；光束整形系统包括：针孔阵列、准直透镜阵列和会聚透镜；所述宽谱光源系统、所述针孔阵列、所述准直透镜阵列、所述传感芯片系统和所述会聚透镜由下至上依次平行设置；宽谱光源系统包括多个宽谱光源，针孔阵列包括多个针孔，准直透镜阵列包括多个透镜，传感芯片系统包括多个传感单元；宽谱光源、所述针孔、所述透镜和所述传感单元上下对应设置。本发明实施例采用上述结构同时对多个样品进行光学检测，节约了检测时间，显著的提高了检测的效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中央民族大学
发明人：	耿照新;范志远;王朝阳;吕诗雅
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910433054.X
公开号：	CN110132861A
代理机构：	北京路浩知识产权代理有限公司
代理人：	王庆龙;李相雨
分类号：	G01N21/27(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100083 北京市海淀区中关村南大街27号
主权项：	1.一种多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统，其特征在于，包括：宽谱光源系统、光束整型系统、传感芯片系统、光谱仪系统和信号记录与分析系统；所述光束整形系统包括：针孔阵列、准直透镜阵列和会聚透镜系统；其中，所述宽谱光源系统、所述针孔阵列、所述准直透镜阵列、所述传感芯片系统和所述会聚透镜系统由下至上依次平行设置；所述宽谱光源系统包括多个宽谱光源，所述针孔阵列包括多个针孔，所述准直透镜阵列包括多个透镜，所述传感芯片系统包括多个传感单元；所述宽谱光源、所述针孔、所述准直透镜和所述传感单元上下对应设置；所述光谱仪系统用于将经过所述光束整型系统以及所述传感芯片系统的光信号转化为电信号；所述信号记录与分析系统用于根据所述电信号获取位于所述传感芯片上待测样品的透射光谱传感特性。 2.根据权利要求1所述的多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统，其特征在于，所述针孔阵列用于通过所述针孔限制通过所述针孔阵列的所述宽谱光源的光束；所述准直透镜阵列用于通过所述透镜准直由所述针孔通过的光束，并将准直后的光束垂直通过所述传感芯片系统中的所述传感单元；所述会聚透镜用于将通过所述传感芯片系统的光束会聚，进入所述光谱仪系统；所述光谱仪系统包括透射光栅和拍照单元；其中，所述透射光栅与宽谱光源的光轴成设定角度设置于所述会聚透镜上方。 3.根据权利要求1所述的多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统，其特征在于，所述宽谱光源系统还包括：电路板；多个所述宽谱光源中的一个宽谱光源设置于所述电路板的中心，多个所述宽谱光源中的其余宽谱光源沿以所述电路板的中心为圆心的圆的圆周上均匀分布设置。 4.根据权利要求2所述的多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统，其特征在于，所述透射光栅为衍射光栅，所述衍射光栅的线数大于1200lines/mm。 5.根据权利要求1所述的多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统，其特征在于，所述传感芯片系统还包括：基底和微流通道；其中，所述传感单元固设于所述基底上，所述微流通道用于将所述待测样品注入或流出所述传感单元；其中，所述传感单元包括：纳米颗粒阵列、纳米孔阵列或纳米光栅阵列中的一种或多种的结合。 6.根据权利要求2所述的多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统，其特征在于，所述拍照单元包括透镜和电荷耦合元件；所述透镜用于接收通过所述传感芯片系统的光信号，并将所述光信号会聚至所述电荷耦合元件；所述电荷耦合元件用于将所述光信号转化为电信号。 7.根据权利要求6所述的多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统，其特征在于，所述信号记录与分析系统设置于移动终端上，所述信号记录与分析系统包括：数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块和数据储存模块；所述数据采集模块用于采集所述光谱仪系统发送的所述电信号；所述数据处理模块用于对所述电信号进行处理和分析，获取所述待测样品的光谱信息；所述数据传输模块用于将所述光谱信息上传至云平台，或者传输至数据存储模块；所述云平台用于对接收到的所述光谱信息进行远程处理；所述数据存储模块用于接收所述光谱信息并进行存储；所述数据处理模块还用于基于所述光谱信息并结合暗场光谱和参考样品光谱获取所述待测样品的透射光谱传感特性。 8.根据权利要求6所述的多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统，其特征在于，还包括：支架、暗盒、透射光栅固定结构和移动终端支架；所述支架与所述暗盒紧密连接，所述支架与所述暗盒的上表面形成连续的倾斜表面，所述透射光栅固定结构设置于所述倾斜表面，所述透射光栅固定结构与所述宽谱光源的光轴呈所述设定角度；所述光栅固定结构包括：透射光栅卡槽、透镜通孔和终端卡槽；所述透射光栅卡槽用于固定所述透射光栅；所述透镜通孔用于通过由所述准直透镜阵列输出的光线并使所述光线进入到所述透射光栅；所述终端卡槽用于固定所述移动终端支架；所述移动终端设置于所述的移动终端支架，且所述移动终端的拍照单元正对所述透镜通孔。 9.根据权利要求8所述的多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统，其特征在于，所述宽谱光源系统、所述针孔阵列、所述准直透镜阵列和所述会聚透镜系统由下至上依次平行设置于所述暗盒内；所述暗盒上设有与所述传感芯片系统相对应位置处的传感芯片系统取放口。 10.一种基于权利要求1-9任一所述的多单元多参数纳米光子学传感特性检测系统的传感特性检测方法，包括：将传感芯片系统设置于准直透镜阵列和会聚透镜之间的设定位置，并获取暗场光信号，通过信号记录与分析系统的数据处理模块第一子模块对所述暗场信号进行分析，获取暗场光谱；开启宽谱光源系统；将参考样品置于所述传感芯片系统中的传感单元，将所述传感芯片系统置于准直透镜阵列和会聚透镜之间的设定位置，通过信号记录与分析系统的数据处理模块第一子模块获取所述参考样品光谱；清除位于传感芯片系统上的所述参考样品；将所述待测样品置于所述传感芯片系统后，将所述传感芯片系统通过暗盒的取放口，设置于设定位置；通过信号记录与分析系统的数据处理模块第一子模块获取所述待测样品光谱；利用所述数据处理模块将所述暗场光谱、参考光谱和被测样品信号光谱进行分析计算，通过信号记录与分析系统的数据处理模块第二子模块获取所述待测样品的透射光谱传感特性。
所属类别：	发明专利