CN111220259A - 一种表面声波探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种表面声波探测器，通过待测表面声波改变声光介质层的折射率，从而改变贵金属结构周围的环境，使得贵金属结构对已知特性的入射光的共振波长发生改变，通过检测贵金属结构与入射光的共振波长的变化，实现了表面声波的探测；该表面声波探测器，通过待测表面声波改变声光介质的折射率，从而改变贵金属结构周围的环境，使得待测的表面声波与声光介质层的共振波长发生改变，通过检测声光介质层的折射率变化，就可以检测到待测的表面声波与声光介质层的共振波长的变化，这样就可以实现探测表面声波；该表面声波探测器，是将表面声波的声波信号转换为光波信号，不仅结构简单，而且能够适应复杂的环境，具有更好的抗干扰性，灵敏度高。

Description

一种表面声波探测器
技术领域
本发明涉及声波探测技术领域，具体涉及一种表面基声波探测器。
背景技术
声波探测器在当今变得非常重要，其或者作为语音传输装置的一部分或者能作为在用于分析气体、例如环境空气的气体分析仪中的光声探测器的一部分来使用。
表面声波(Surface acoustic wave)是一种沿弹性材料表面传播，其振幅随深入表面深度指数衰减的弹性波。表面声波传感器以不同灵敏度敏感于周围物理参量的扰动，如温度变化或外力作用下引起表面声波传播动力学的变化，成为温度、压力、扭力、激波等传感器，通常称为物理传感器；如在表面声波器件表面涂敷薄层特种物质及催化膜，以高选择性、高效率吸附周围的气体、液体或固体粒子，使器件负载质量发生变化，形成质量、化学或生物传感器，后者通常称为化学或生物传感器。
表面声波传感器是一种建立于高频机械振荡器基础上的一种传感器件，它可以提供一种简单、灵敏检测物质的化学、物理性质方法。但是，现有表面声波传感器实基于化学特性的传感器，具有较低的灵敏度和检测精度，目前也只能用于气相分析。
发明内容
本发明的目的是克服现有表面声波探测器存在灵敏度低、检测精度低，应用单一的缺陷。
为此，本发明提供了一种表面声波探测器，包括衬底层,所述衬底层的上方设置有声光介质层，所述声光介质层的上方设置有周期排列的孔洞，所述声光介质层的上方设置有贵金属结构，贵金属结构与孔洞一一对应。
所述衬底层(1)的上方设置有声光介质层(2)，所述声光介质层(2)的上方设置有周期排列的孔洞(3)，所述孔洞(3)内设置有贵金属结构(4)。
所述声光贵金属结构(4)与衬底层(1)之间设置有光介质层(2)。
所述贵金属结构为贵金属圆环。
所述孔洞为圆环形孔洞，对应的贵金属结构也为圆环形贵金属结构。
所述孔洞为矩形孔洞，对应的贵金属结构也为矩形贵金属结构。
所述声光介质层是二氧化碲、钼酸铅。
所述孔洞的排列周期是200nm～600nm。
本发明的有益效果：本发明提供的这种表面声波探测器，通过待测表面声波改变声光介质的折射率，从而改变贵金属结构周围的环境，使得待测的表面声波与声光介质层的共振波长发生改变，通过检测声光介质层的折射率变化，就可以检测到待测的表面声波与声光介质层的共振波长的变化，这样就可以实现探测表面声波；该表面声波探测器，是将表面声波的声波信号转换为光波信号，不仅结构简单，而且能够适应复杂的环境，具有更好的抗干扰性，灵敏度高，也可以用于检测表面声波的传播方向。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是表面声波探测器结构示意图一。
图2是表面声波探测器结构示意图二。
图3是表面声波探测器结构示意图三。
图4是表面声波探测器结构示意图四。
图5是表面声波探测器结构示意图五。
图中：1、衬底层；2、声光介质层；3、孔洞；4、贵金属结构。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
为了克服现有表面声波探测器存在灵敏度低、检测精度低，应用单一的缺陷。本发明提供了一种如图1所示的表面声波探测器，包括衬底层1,衬底层1主要起支撑保护作用，可以由二氧化硅等透光性好，硬度好的材料制成；所述衬底层1的上方设置有声光介质层2，所述声光介质层2的上方设置有周期排列的孔洞3，所述声光介质层2的上方设置有贵金属结构4，贵金属结构4与孔洞3一一对应；待测的表面声波沿着声光介质层2的表面进行传播的时候，表面声波改变声光介质的折射率，从而改变贵金属结构4周围的环境，使得待测的表面声波与声光介质层2的共振波长发生改变，通过检测声光介质层2的折射率变化，就可以检测到待测的表面声波与声光介质层2的共振波长的变化，这样就可以实现探测表面声波；声光介质层2的上方设置有周期排列的孔洞3，并且贵金属结构4置于孔洞3的上方，这样，可以在孔洞3附近聚集更多的声波能量，使得声光介质层2折射率改变更大，当已知特性的入射光入射到声光介质层2，折射光的改变就会更加明显，这样就使得具有更高的探测灵敏度，也就提高了表面声波探测器的灵敏度、检测精度。
进一步的，如图2所示，所述衬底层1的上方设置有声光介质层2，所述声光介质层2的上方设置有周期排列的孔洞3，所述孔洞3内设置有贵金属结构4，这样，在确保表面声波探测器的灵敏度、检测精度的情况下，可以降低该表面声波探测器的制备难度，首先，制备具有孔洞3的声光介质层2，然后，垂直镀膜，形成贵金属结构4，最后，通过打磨的方法去除声光介质层2表面多余的贵金属即可，另外，贵金属结构4在孔洞3中，有利于提高该表面声波探测器的稳定性。
进一步的，如图3所示，所述声光贵金属结构4与衬底层1之间设置有光介质层2，这样一来，表面声波不仅改变了声光介质层2的折射率，也会对贵金属结构4底部的环境造成影响，也就是改变了贵金属结构4的折射率，因此，已知特性的入射光对表面声波更敏感，探测灵敏度更高。
进一步的，如图4所示，孔洞3为圆形孔洞，所述贵金属结构4为贵金属圆环；这样，对于同样的折射率变化量，共振波长的改变更大，因为相对来说，圆环比圆盘具有更多的接触面积，提高了探测灵敏度。
所述孔洞3为圆环形孔洞，对应的贵金属结构4也为圆环形贵金属结构；这样，圆环形结构4与声光介质层2具有更多的接触面积，待测的表面声波沿着声光介质层2的表面进行传播的时候，表面声波改变声光介质的折射率，从而改变贵金属结构4周围的环境，使得待测的表面声波与声光介质层2的共振波长发生改变更多，探测灵敏度更高。
进一步的，如图5所示，所述孔洞3为矩形孔洞，对应的贵金属结构4也为矩形贵金属结构，这样不用方向的表面声波，对贵金属结构4周围的折射率改变不同，这样通过检测折射率改变，就可以实现表面声波方向的探测。
进一步的，所述声光介质层2是二氧化碲、钼酸铅。
进一步的，所述孔洞3的排列周期是200nm～600nm。
综上所述，该表面声波探测器，通过待测表面声波改变声光介质的折射率，从而改变贵金属结构4周围的环境，使得待测的表面声波与声光介质层2的共振波长发生改变，通过检测声光介质层2的折射率变化，就可以检测到待测的表面声波与声光介质层2的共振波长的变化，这样就可以实现探测表面声波；声光介质层2的上方设置有周期排列的孔洞3，并且贵金属结构4置于孔洞3的上方，这样，可以在孔洞3附近聚集更多的声波能量，使得声光介质层2折射率改变更大，当已知特性的入射光入射到声光介质层2，折射光的改变就会更加明显，这样就使得具有更高的探测灵敏度，也就提高了表面声波探测器的灵敏度、检测精度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种表面声波探测器，包括衬底层(1),其特征在于:所述衬底层(1)的上方设置有声光介质层(2)，所述声光介质层(2)的上方设置有周期排列的孔洞(3)，所述声光介质层(2)的上方设置有贵金属结构(4)，贵金属结构(4)与孔洞(3)一一对应。
2.如权利要求1所述的一种表面声波探测器，其特征在于:所述衬底层(1)的上方设置有声光介质层(2)，所述声光介质层(2)的上方设置有周期排列的孔洞(3)，所述孔洞(3)内设置有贵金属结构(4)。
3.如权利要求2所述的一种表面声波探测器，其特征在于:所述声光贵金属结构(4)与衬底层(1)之间设置有光介质层(2)。
4.如权利要求1所述的一种表面声波探测器，其特征在于:所述贵金属结构(4)为贵金属圆环。
5.如权利要求1所述的一种表面声波探测器，其特征在于:所述孔洞(3)为圆环形孔洞，对应的贵金属结构(4)也为圆环形贵金属结构。
6.如权利要求1所述的一种表面声波探测器，其特征在于:所述孔洞(3)为矩形孔洞，对应的贵金属结构(4)也为矩形贵金属结构。
7.如权利要求1所述的一种表面声波探测器，其特征在于:所述声光介质层(2)是二氧化碲或钼酸铅。
8.如权利要求1所述的一种表面声波探测器，其特征在于:所述孔洞(3)的排列周期是200nm～600nm。
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