安装复原透镜41，第二金属丝44穿过复原透镜41的中心。复原透镜41与聚焦透镜42的结构相似，在此省略相关描述。将复原透镜41的大圆平面背向光源部10放置，复原透镜41用于将太赫兹波的波形复原。第二套筒43固定在卡块54上，第二支撑杆42插入第二套筒43中并且通过螺钉进行固定，第二支撑杆42上设有与复原透镜41的螺纹孔相匹配的螺钉，使复原透镜41能够通过螺钉固定在第二支撑杆42上，并且通过调节第二套筒43的长度从而调节复原透镜41的垂直方向的位置。
[0027]第二金属丝44的直径为1mm，长7.5cm，第二金属丝44上刻蚀有多个亚波长尺度结构的第二环形槽，该多个第二环形槽彼此紧邻并且第二环形槽之间的间距沿太赫兹波在第二金属丝44的传播方向上递增，第二金属丝44在传播太赫兹波时产生表面等离子激元加强了太赫兹波的复原。在本实施例中第二金属丝44是铜丝。
[0028]定位部50的光具座51的一侧壁上均匀设有刻度线。卡块52、卡块53和卡块54分别具有标记指针52a、标记指针53a、标记指针54a。通过调节卡块52、卡块53和卡块54的位置从而调节聚焦透镜21、微流控芯片31和复原透镜41之间的距离，使微流控芯片41的微通道刚好处于聚焦后的太赫兹波的束腰半径最小处，实现太赫兹波穿过指定的微通道。另外，通过标记指针52a、标记指针53a、标记指针54a在光具座51的侧壁上的刻度线指出的位置，可精确读出聚焦透镜21、微流控芯片31和复原透镜41之间的距离关系，从而便于调节太赫兹波的束腰半径大小。
[0029]检测部60用于检测经过复原部40后的复原的太赫兹波，该太赫兹波经过了微流控芯片31中微通道的流体后，检测部60对该太赫兹波进行检测从而得到流体的物理和化学信息，在本实施例中，检测部60为太赫兹时域系统。
[0030]图2是本发明的实施例中太赫兹波聚焦装置的流程图。
[0031]如图2所示，本实施例的太赫兹波聚焦装置100检测流体，具体步骤如下:
[0032]步骤SI，光源部10发出太赫兹波，然后进入步骤S2。
[0033]步骤S2，聚焦部20对太赫兹波进行聚焦，先调节聚焦透镜21、微流控芯片31和复原透镜41之间的距离，使微流控芯片31的微通道处于聚焦后的太赫兹波的束腰半径最小处，然后进入步骤S3。
[0034]步骤S3，聚焦后的太赫兹波穿过微流控芯片31中指定微通道的液体，然后进入步骤S4。
[0035]步骤S4，复原部40对穿过微流控芯片31的太赫兹波进行复原，太赫兹波通过第二金属丝44和复原透镜41后复原为初审波形，复原后的太赫兹波能够被太赫兹时域系统的接收器接收到，然后进入步骤S5。
[0036]步骤S5，检测部60对带有样品信息的复原后的太赫兹波进行收集，收集到的太赫兹波能够被太赫兹时域系统的接收器接收到，太赫兹时域系统通过分析泵浦光和探测光之间的时间差异，实现对微流控芯片中指定微通道的微量液体的检测，得到该液体的物理和化学信息，然后进入结束状态。
[0037]通过聚焦部20聚焦的太赫兹波的束腰半径可以达到微米级，从而使太赫兹波只覆盖一条指定微通道，实现太赫兹波用于微流控芯片31的检测。
[0038]实施例的作用与效果
[0039]根据本实施例所涉及的太赫兹波聚焦装置，因为聚焦部的聚焦透镜度太赫兹波进行聚焦，并且通过第一金属丝上的间距递减的亚波长尺度结构的第一环形槽，使得太赫兹波实现高效聚焦，聚焦后的太赫兹波穿过待测部中的微流控芯片，设定聚焦后的太赫兹波只覆盖微流控芯片中的一条微通道从而实现对微通道中微量液体的检测，然后，从微流控芯片穿出的太赫兹波通过复原部的复原透镜和第二金属丝上的间距递增的第二环形槽复原，检测部对复原后的太赫兹波进行检测，因此，本实施例的太赫兹波聚焦装置实现对微流控芯片上的单个微通道中流体进行有效检测。
[0040]在本实施例中，由于聚焦透镜、微流控芯片和复原透镜在光具座上可以调节，因此，本实施例能够更方便地对太赫兹波进行聚焦，并且使得微流控芯片的微通道处于太赫兹波的束腰半径最小处。
[0041]在本实施例中，由于待测部的夹持件能够在水平或竖直方向固定微流控芯片，因此，本实施例对微流控芯片中微量液体样品进行更加方便地检测。
[0042]在本实施例中，由于聚焦透镜和复原透镜具有圆锥型立体角，因此，本实施例中聚焦透镜的圆锥型立体角辅助汇聚太赫兹波，复原透镜的圆锥型立体角辅助复原太赫兹波波形。
[0043]上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
[0044]本发明可以检测待测部中的微量液体，也可以检测其它物质，如微量气体。
【主权项】
1.一种太赫兹波聚焦装置，利用普通的太赫兹波来辅助检测微通道中的微量液体，其特征在于，包括: 光源部，用于引入所述太赫兹波； 聚焦部，设在所述太赫兹波的光路上，包含:用于对所述太赫兹波进行聚焦的聚焦透镜、及穿过所述聚焦透镜的中心的第一金属丝； 待测部，包含:设有至少一个被聚焦后的所述太赫兹波穿过的所述微通道的微流控芯片; 复原部，用于对穿过所述微流控芯片后的所述太赫兹波进行复原，包含:中心与所述聚焦透镜的中心相对应用于复原所述太赫兹波的复原透镜、及穿过所述复原透镜的中心的第二金属丝；以及 检测部，用于检测被复原的所述太赫兹波， 其中，所述第一金属丝上具有至少两个亚波长尺度结构的第一环形槽，至少两个所述第一环形槽之间的间距沿所述太赫兹波的传播方向递减， 所述第二金属丝具有与所述第一环形槽的数量相对应的亚波长尺度结构的第二环形槽，至少两个所述第二环形槽之间的间距沿所述太赫兹波的传播方向递增， 所述太赫兹波经过所述聚焦透镜和所述第一金属丝聚焦被聚焦后，穿过所述微流控芯片，然后所述太赫兹波被所述第二金属丝和所述复原透镜复原，所述检测部对复原后的所述太赫兹波进行检测。
2.根据权利要求1所述的太赫兹波聚焦装置，其特征在于，还包括: 定位部，用于定位所述聚焦部和所述复原部，包含:光具座、及卡合在所述光具座上可移动的三个卡块， 其中，所述光具座的一侧壁上均匀设有刻度线， 所述聚焦部、所述待测部和所述复原部分别固定在所述三个卡块上， 调节所述卡块的位置，使所述微流控芯片的微通道处于所述太赫兹波的束腰半径最小处。
3.根据权利要求2所述的太赫兹波聚焦装置，其特征在于: 其中，所述待测部还包含安装座，所述安装座使所述微流控芯片水平或者竖直安装在所述卡块上。
4.根据权利要求3所述的太赫兹波聚焦装置，其特征在于: 其中，所述安装座包含合页型的夹持件。
5.根据权利要求1所述的太赫兹波聚焦装置，其特征在于: 其中，所述聚焦透镜和所述复原透镜都呈超半球状， 在所述聚焦透镜的中心位置设有朝向所述聚焦透镜的球心开口的立体角， 在所述复原透镜的中心位置设有朝向所述复原透镜的球心开口的立体角。
6.根据权利要求2所述的太赫兹波聚焦装置，其特征在于: 其中，所述聚焦部还包含用于固定支撑所述聚焦透镜的第一支撑杆、及可伸缩的第一套筒， 所述第一套筒固定在所述卡块上，所述第一支撑杆插入所述第一套筒中， 所述复原部还包含用于固定支撑所述复原透镜的第二支撑杆、及可伸缩的第二套筒，所述第二套筒固定在所述卡块上，所述第二支撑杆插入所述第二套筒中。
【专利摘要】本发明提供了一种太赫兹波聚焦装置，辅助检测微流控芯片微通道中的微量液体的成分，包括：光源部，用于将普通太赫兹波引入本聚焦装置；聚焦部，包含：聚焦透镜及第一金属丝；待测部，包含：微流控芯片；复原部，包含：用于复原太赫兹波的复原透镜及第二金属丝；以及收集部，用于收集被复原的太赫兹波，其中，第一金属丝上具有至少两个亚波长尺寸的第一环形槽，至少两个第一环形槽之间的间距沿太赫兹波的传播方向递减，第二金属丝具有与第一环形槽的数量相对应的亚波长尺寸的第二环形槽，至少两个第二环形槽之间的间距沿太赫兹波的传播方向递增。本发明的太赫兹波聚焦装置实现对微流控芯片上的指定单个微通道中微量液体进行辅助检测。
【IPC分类】G01N21-59
【公开号】CN104792744
【申请号】CN201510185887
【发明人】张中卫, 朱亦鸣
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月17日