(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210105539.8 (22)申请日 2022.01.28 (71)申请人 中北大学 地址 030051 山西省太原市学院路3号 (72)发明人 王艳红　武京治　刘川玉　李孟委　 (74)专利代理 机构 厦门市天富勤知识产权代理 事务所(普通 合伙) 35244 代理人 唐绍烈 (51)Int.Cl. G01N 21/3586(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物传 感器 (57)摘要 本发明公开一种基于ELC谐振器和微孔的太 赫兹生物传感器， 包括传输单元和检测单元； 所 述传输单元包括介质基板和设于介质基板一端 面上的共面波导， 共面波导由中间的金属传输线 和金属传输线两侧平行且间隔设置的金属接地 线构成， 所述介质基板和共面波导同轴开设贯穿 的微孔； 所述检测单元包括ELC谐振器， 所述ELC 谐振器设于介质基板相对共面波导的另一端面 上， 所述ELC谐振器为具有公共电容间隙的两回 路构成的ELC谐振环， 该公共电容间隙与所述微 孔重合。 本发 明实现在共面波导上对太赫兹波的 低损耗传输、 局域场增强以及对生物分子检测的 集成化。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 114428066 A 2022.05.03 CN 114428066 A 1.一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物传感器， 其特征在于， 包括传输单元和检测 单元； 所述传输单元包括介质基板和设于介质基板一端面上的共面波导， 共面波导由中间的 金属传输线和金属传输线两侧平行且间隔设置的金属接地线构成， 所述介质基板和共面波 导同轴开设贯 穿的微孔； 所述检测单元包括ELC谐振器， 所述ELC谐振器设于介质基板相对共面波导的另一端面 上， 所述ELC谐振器为具有公共电容间隙的两回路构成的ELC谐振环， 该公共电容间隙与所 述微孔重合。 2.如权利要求1所述的一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物传感器， 其特征在于： 所述ELC谐振器呈闭合的环形框条， 环形框条内侧边连接有相对的两金属臂， 两金属臂之间 形成公共电容间隙， 两金属臂的端部均呈 “T”字型。 3.如权利要求2所述的一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物传感器， 其特征在于： 所述环形框条的边长为73um， 所述金属臂和环形框条的宽度为8um， 厚度为1.5um。 4.如权利要求1所述的一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物传感器， 其特征在于： 所述介质基板的长度为6 00um， 宽度为 400um,厚度为10um。 5.如权利要求1所述的一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物传感器， 其特征在于： 所述公共电容间隙的宽度为8um， 所述 微孔的直径为8um。 6.如权利要求1所述的一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物传感器， 其特征在于： 所述介质基板的材 料为Arlon Diclad 880。 7.如权利要求1所述的一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物传感器， 其特征在于： 在所述介质基板 两端设有与共面波导相连的输入端口和输出端口。 8.如权利要求7所述的一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物传感器， 其特征在于： 所述输入端口和输出端口 的阻抗均为5 0欧姆。 9.如权利要求1所述的一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物传感器， 其特征在于： 所述共面波导的总长度为600um， 厚度为1.5um,金属传输线的宽度为34um， 金属接地线的宽 度为181um， 金属传输线与金属接地线间的间距为2um。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114428066 A 2一种基于EL C谐振器和微孔的太赫兹生物传感器 技术领域 [0001]本发明属于太赫兹生物传感技术领域， 具体涉及一种基于ELC谐振器和微孔的太 赫兹生物传感器。 背景技术 [0002]太赫兹波是频率在 0.1～10THz， 对应波长为30 μm～3mm的电磁波， 作为介 于红外到 微波的频段， 太赫兹波 具有很多优势， 比如能量低、 传透性好、 大带宽等。 尤其是很多生物大 分子的旋转、 平移和转换频率在太赫兹频段， 具有 特征的“指纹效应 ”， 因此促进了太赫兹传 感检测这 一新兴技术的发展。 [0003]目前大多数太赫兹物质检测与分析都基于太赫兹时域光谱系统来实现， 通过对在 时域中测到的含被测样品信息的太赫兹脉冲信号进行傅里叶变换得到物质的透射或反射 光谱。 由于这种技术是基于物质的吸收特性， 因此需要 大量的样品才能获得可分辨的信号， 同时光谱分辨率和空间分辨率较低,检测准确度和精确度不高， 并且太赫兹在空间传输损 耗较大， 另外实验装置体积庞大,集成度和便携性差,在许多实际应用中实用性不高。 如何 增强太赫兹波与被测物间的相互作用， 提高传感灵敏度， 是推进太赫兹传感器实际应用的 关键。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物传感器， 实现在 共面波导上对太赫兹波的低损耗传输、 局域场增强以及对生物分子检测的集成化。 [0005]为达成上述目的， 本发明的解决方案为： 一种基于ELC谐振器和微孔的太赫兹生物 传感器， 包括传输单 元和检测单 元； [0006]所述传输单元包括介质基板和设于介质基板一端面上的共面波导， 共面波导由中 间的金属传输线和金属传输线两侧平行且间隔设置的金属接地线构成， 所述介质基板和共 面波导同轴开设贯 穿的微孔； [0007]所述检测单元包括ELC谐振器， 所述ELC谐振器设于介质基板相对共面波导的另一 端面上， 所述ELC谐振器为具有公共电容间隙的两回路构成的ELC谐振环， 该公共电容间隙 与所述微孔重合。 [0008]进一步， 所述ELC谐振器呈闭合的环形框条， 环形框条内侧边连接有相对的两金属 臂， 两金属臂之间形成公共电容间隙， 两金属臂的端部均呈 “T”字型。 [0009]进一步， 所述环形框条的边长为73um， 所述金属臂和环形框条的宽度为8um， 厚度 为1.5um。 [0010]进一步， 所述介质基板的长度为6 00um， 宽度为 400um,厚度为10um。 [0011]进一步， 所述公共电容间隙的宽度为8um， 所述 微孔的直径为8um。 [0012]进一步， 所述介质基板的材 料为Arlon Diclad 880。 [0013]进一步， 在所述介质基板 两端设有与共面波导相连的输入端口和输出端口。说　明　书 1/4 页 3 CN 114428066 A 3