微球和微胶囊的光电传感器应用探究

光电式传感器是基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。微胶囊的核壳结构，越来越多地应用于光电传感器中。

王平等人利用介孔材料纳米孔道作为微反应器，形成CdSe纳米晶，利用CdSe/SiO2 复合微球产生光电流的性质，可以将CdSe/SiO2半导体复合物固定辣根过氧化物酶，在光引发作用下作为生物传感器用于检测 H2O2。当CdSe/SiO2复合物在光激发下作为电子供体时，在过氧化物酶-电极系统内，由CdSe/SiO2产生的光电子和电极提供的电子同时对H2O2进行还原，产生的空穴被CdSe/SiO2的界面捕获，可以提高反应速度。

姚荣沂等设计制备了CdS 量子点/壳聚糖复合微胶囊。研究发现，在紫外光激发下，该复合微胶囊可发出强烈的红色荧光并保持良好的荧光稳定性。同时研究还显示，CdS 量子点/壳聚糖复合微胶囊对环糊精（CD）具有选择性荧光响应特性。在α-CD 溶液的作用下，微胶囊的荧光强度会出现快速的衰减，并且α-CD溶液的浓度越大，荧光的衰减越快；而β-CD溶液不会引起复合微胶囊荧光性质的任何改变。因此，这种选择性荧光响应特性可用于检测不同的环糊精溶液。

光学微腔是一种尺寸在微米量级或者亚微米量级的光学谐振腔。目前光学介质微腔的形状多种多样，有微球腔、微环腔、微盘腔、微芯环腔等。其中微球腔的半径在5～500μm。近年来因其极高的品质因子和极小的模式体积而备受关注，特别是在高灵敏度运动传感器、极低阈值激光器中得到了广泛的应用。Laine等提出了一种基于二氧化硅微球谐振器和SPARROW波导耦合器的新型加速度传感器配置，其原理如图10-5所示。装置的运动将使微球相对于波导的位置发生改变，导致耦合参数改变。通过控制测谐振幅和线宽，在250Hz宽带下，实现了100μg的背景噪声中1mg的加速度高灵敏度探测。(www.xing528.com)

图10-5　加速度传感器原理

微球和微胶囊作为一种多功能的载体材料，体积轻、质量小、性能好，其包埋技术和可释放功能应用于传感器中，可以实现微胶囊和传感器的多功能集合，对微电子、传感器的发展具有重要意义。