检测物质的设备和制造这样的设备的方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]表面增强拉曼光谱法(SERS)可以在各种行业中用来检测分析物的存在。例如，SERS可以在安全行业中用来检测和/或扫描爆炸物(例如，针对爆炸物和/或其他危险材料在机场检测和/或扫描行李)。可替换地，SERS可以在食品行业中用来检测水和/或牛奶中的毒素或污染物。
【附图说明】
[0002]图1描绘了根据本公开的教导构建的示例测试设备。
[0003]图2描绘了根据本公开的教导具有耦接到示例孔板的密封物的另一个示例测试设备。
[0004]图3描绘了图2的具有被添加到腔室的解析溶液的示例测试设备。
[0005]图4描绘了图2的示例测试设备和根据本公开的教导构建的示例读出设备。
[0006]图5-12描绘了制造可以用来实现图1和/或2的示例测试设备的示例孔板的示例过程。
[0007]图13图示了制作图1-4的示例测试设备的示例方法。
[0008]图14描绘了可以用来表示本文中公开的示例的示例模型。
[0009]某些示例在前面标识的图中示出并且在下面详细描述。这些图不一定按比例并且为了清楚和简明这些图的某些特征和某些视图可以按比例或示意性地夸大而示出。
【具体实施方式】
[0010]许多应用具有对于可以采用来检测感兴趣物质的存在的可靠设备的需要。例如，这样的测试或检测设备对于在机场、生产设施、食品加工设施、药物制备工厂等等检测爆炸物、毒素或危险物质的存在是有用的。一些已知的测试和/或检测设备的衬底针对过早暴露于环境和/或该衬底意图检测的物质(例如，分析物)保护不足。过早地将衬底暴露于环境和/或物质(例如，分析物)可以促使衬底氧化和/或一旦被故意暴露于物质而在检测物质时不那么有效。
[0011]本文中公开了用于分析各种物质的示例测试和/或检测设备。在一些这样的示例中，测试设备用于供可以用来在测试或检测设备中或在测试或检测设备上检测感兴趣物质的存在的表面增强拉曼光谱法、增强荧光光谱法或增强发光光谱法使用。本文中公开的示例测试设备包括金属和/或导电孔板和/或外壳，所述孔板和/或外壳保护测试设备的衬底免于在使用前暴露于环境和/或减少(例如，防止)衬底和/或相关联的表面结构的氧化或其他污染。附加地，与一些已知的设备相对照，本文中公开的测试设备包括一个或多个墨槽、一个或多个传感器和/或一个或多个加热器。所述(多个)墨槽可以用来可控地和/或精确地将溶液或化学品递送到测试设备的测试腔室。所述一个或多个传感器可以由感测电容器实现，所述感测电容器测量溶液或化学品的阻抗和/或电容以标识溶液或化学品的参数和/或性质。所述一个或多个加热器可以由低温电阻加热器实现，所述低温电阻加热器用来使溶液或化学品快速地变干以使测试设备准备好用于进一步分析。
[0012]在一些示例中，测试设备包括孔板、纳米结构/纳米颗粒位于其上的衬底、传感器和加热器。在一些示例中，为了使孔板与晶片和/或衬底耦接和/或集成，孔板的凹侧面被定位成面对衬底以使得在孔板与晶片和/或衬底之间限定腔室。在一些这样的示例中，传感器、加热器、(多个)纳米结构和/或纳米颗粒位于该腔室内。使(多个)纳米结构和/或纳米颗粒位于该腔室内基本上防止了(多个)纳米结构和/或纳米颗粒免于过早暴露于(多个)纳米结构和/或纳米颗粒意图检测的物质。孔板可以使用组合-接合(gang-bond)工艺(例如，接合到接合金属的热压缩)而耦接到晶片和/或衬底。为了减少或甚至防止(多个)纳米结构和/或纳米颗粒非故意地暴露于(多个)纳米结构和/或纳米颗粒意图检测的诸如分析物之类的物质，聚合物带覆盖孔板的(多个)流体入口、(多个)孔等。
[0013]为了使用示例测试和/或检测设备来试图检测感兴趣物质，在一些示例中，从孔板至少部分地移除聚合物带以使一个或多个流体口、一个或多个孔、腔室、衬底、纳米结构和/或纳米颗粒暴露于要测试的环境、化学品、物质、气体、分析物等等。附加地或可替换地，为了使用测试设备来试图检测感兴趣物质，物质或化学品可以通过由测试设备和/或衬底限定的孔和/或槽可控地递送到腔室。在衬底、纳米结构和/或纳米颗粒已经暴露于其存在要被检测和/或测试的环境和/或物质(例如，化学品、气体、分析物等等)之后，传感器可以测量物质的参数(例如，阻抗)值。为了基于所测量的参数确定物质的特性，处理器可以将所测量的参数与一个或多个参考参数相比较。附加地或可替换地，在衬底、纳米结构和/或纳米颗粒已经暴露于环境和/或物质(例如，化学品、气体、分析物等等)之后，加热器可以加热物质以增大物质在(多个)纳米结构和/或纳米颗粒上变干的速率从而使测试设备、纳米结构和/或纳米颗粒更快速地准备好用于进一步分析。
[0014]在暴露于环境和/或物质之后，和/或在物质在(多个)纳米结构和/或纳米颗粒上变干之后，将测试设备放置在示例读出设备中或者邻近示例读出设备。读出设备可以包括照射衬底、纳米结构和/或纳米颗粒的光源。在一些示例中，使用具有适当导向和/或过滤组件的光谱仪、光电检测器等等监视衬底、纳米结构和/或纳米颗粒所散射的光(例如，表面增强拉曼光谱法中的拉曼散射、增强荧光光谱法中的荧光或者增强发光光谱法中的发光)。在一些示例中，读出设备获得的结果显示于监视器上和/或指示检测到或未检测到正在测试和/或寻找的物质。
[0015]图1描绘了根据本公开的教导构建的示例测试和/或检测设备100。所图示的示例的测试设备100包括经由接合焊盘105耦接到金属和/或导电孔板和/或外壳104的衬底102。在所图示的示例中，孔板104限定第一和第二腔室106、107，传感器108、加热器110、纳米结构112和/或纳米颗粒114位于所述第一和第二腔室106、107中。纳米结构112和/或纳米颗粒114可以是圆锥形和/或柱形的。在一些示例中，在暴露于物质或化学品之后，柱形结构被拖拉到一起以形成具有可控几何结构的纳米颗粒组合件以用于增强的光谱分析。在一些示例中，在暴露于物质或化学品之后，圆锥形结构具有产生相对强的增强的相对锋利的尖端以用于光谱分析。在一些示例中，衬底102是透明的以使得能够检测和/或分析穿过衬底102的纳米结构108和/或纳米颗粒110。
[0016]所图示的示例的传感器108、加热器110、纳米结构112和/或纳米颗粒114位于邻近衬底102的表面115和/或接合焊盘105处和/或耦接到衬底102的表面115和/或接合焊盘105。所图示的示例的衬底102可以由诸如例如玻璃、塑料、纸、聚二甲硅氧烷、透明材料、橡胶和/或膜之类的任何合适材料制成。所图示的示例的孔板104可以由诸如例如金属、镍、金和/或铂之类的任何合适材料制成。所图示的示例的纳米颗粒114可以包括金和/或银和/或可以与诸如分析物之类的感兴趣物质反应、对所述感兴趣物质作出响应、收集所述感兴趣物质等的任何其他元素或化学品。
[0017]所图示的示例的纳米结构112和/或纳米颗粒114促进其被暴露于的分析物的检测。在一些示例中，分析物包含于被添加到腔室106、107的溶液或化学品中。所图示的示例的传感器108接地117。该示例的示例传感器108由测量添加到腔室106、107的溶液或化学品的阻抗和/或电容的感测电容器实现。来自传感器108的测量值用来确定溶液或化学品的特性。所图示的示例的加热器110由低温电阻加热器(例如，电阻器)实现，所述低温电阻加热器用来使溶液或化学品快速地变干以使测试设备100准备好用于进一步分析。
[0018]为了限定腔室106、107的部分，所图示的示例的孔板104包括限定孔和/或流体入孔134的锥形部分116、118、120、122、耦接部分12