(19)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 202210642135.2 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 中国科学院微电子 研究所 地址 100029 北京市朝阳区北土城西路3号 (72)发明人 石梦　毛海央　周娜　赵越芳　 (74)专利代理 机构 苏州国诚专利代理有限公司 32293 专利代理师 韩凤 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/65(2006.01) (54)发明名称 多功能SERS检测方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种多功能SERS检测方法及系 统。 其提供SERS检测传感器以及对待测样品检测 时， 将拉曼测试系统所产生的拉曼激光对SERS检 测传感器以及所述SERS检测传感器上的待测样 品辐照， 利用SERS信号采 集系统采集待测样品在 拉曼激光辐照下的SERS信号； 同时， 利用器件信 号采集系统采集SERS检测传感器电信号， 以根据 所采集的SERS检测传感器电信号确定拉曼测试 系统产生辐照拉曼激光的拉曼激光功率， 且根据 SERS信号以及所确认的拉曼激光功率确定待测 样品的种类以及浓度。 本发明在SERS检测的同时 可以确定照射到待测样品表面的拉曼激光功率， 从而结合所确定的拉曼激光功率准确获得物质 种类和浓度信息， 提高SERS检测的准确性。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 114993952 A 2022.09.02 CN 114993952 A 1.一种多功能SERS检测方法， 其特征是： 提供与待测样品(9)适配的SERS检测传感器 (16)以及用于产生拉曼激光的拉曼测试系统(8)； 对与SERS检测传感器(16)适配的待测样品(9)检测时， 利用拉曼测试系统(8)所产 生的 拉曼激光同时对SERS检测传感器(16)以及位于所述SERS检测传感器(16)上的待测样品(9) 辐照； 利用SERS信 号采集系统(11)采集待测样品(9)受拉曼激光辐照下的SERS信号， 同时， 利用器件信号采集系统(10)通过SERS检测传感器(16)采集得到表征拉曼激光功率的器件 信号， 以根据所采集的器件电信号确 定拉曼测试系统(8)辐照在SERS检测传感器(16)上拉 曼激光的拉曼激光功率， 且根据SERS信号以及所确认的拉曼激光功率确 定待测样品(9)的 种类以及浓度。 2.根据权利 要求1所述的多功能SERS检测方法， 其特征是： SERS检测传感器(16)包括能 产生SERS检测热点的微纳器件， 所述微纳器件包括微纳单元以及与所述微纳单元适配的微 纳单元支撑检测 体， 在拉曼激光辐照下， 利用器件信号采集系统(10)与微纳单元支撑检测 体配合， 以能采集得到表征所受拉曼激光功率的电信号， 所述微纳单元支撑检测体包括热 电堆或光电二极管； SERS检测传感器(16)的微纳 单元支撑检测体为热电堆时， 利用器件信号采集系统(10) 所采集表征拉曼激光功率的电信号 为热电堆输出电压或热电堆电阻值； SERS检测传感器(16)的微纳 单元支撑检测体为光电二极管 时， 利用器件信号采集系统 (10)所采集拉曼激光功率的电信号 为光电二极管的电流 值。 3.根据权利要求2所述的多功能SERS检测方法， 其特征是： 微纳单元包括具备等离激元 效应的等离激元效应单元， 所述等离激元效应单元与热电堆本体适配， 待测样品(9)滴在所 述等离激元效应单 元上或滴在所述 等离激元效应单 元的区域内。 4.根据权利要求3所述的多功能SERS检测方法， 其特征是： 所述热电堆本体包括衬底 (1)、 设置于所述衬底(1)正面上的衬底保护层(2)以及设置于所述衬底保护层(2)上的热电 偶对与器件吸收区(5)， 器件吸收区(5)位于热电偶对的内侧， 等离激元效应单元与热电偶 对以及器件吸 收区(5)对应； 还包括设置于衬底(1)背面的背腔(12)， 所述等离激元效应单元包括与热电偶对以及 器件吸收区(5)对应的纳米森林(6)以及与所述纳米森林(6)适配的金属颗粒(7)。 5.根据权利要求4所述的多功能SERS检测方法， 其特征是： 所述金属颗粒(7)的材料包 括Au、 Ag或Al。 6.根据权利要求4或5所述的多功能SERS检测方法， 其特征是： 利用器件信号采集系统 (10)采集表征拉曼激光功 率的电信号为热电堆输出电压时， 根据所采集的电信号确定拉曼 测试系统(8)产生辐照拉曼激光的拉曼激光功率 为： 其中， P为拉曼激光功率， λ为热电堆的光电等效修正系数， k为热电堆对激光能量的吸 收率， c为器件吸收区(5)的比热容， m为器件吸收区(5)的质量； T为热电堆在 受拉曼激光辐 照时间t下冷热端的温度差， t为拉曼激光辐照时间， f为拉曼测试系统(8)的激光频率， u为 热电堆输出电压， N 为热电偶对内热电偶的对数， α 为热电偶的绝对塞 贝克系数。 7.根据权利要求3至5任一项所述的多功能SERS检测方法， 其特征是： 还包括能对等离权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114993952 A 2激元效应单元加热 的加热单元， 通过加热单元对等离激元效应单元加热后， 使得滴在所述 等离激元效应单元内的待测样品(9)分子加速运动并富集在所述等离激元效应单元的表 面。 8.根据权利要求7所述的多功能SERS检测方法， 其特征是： 所述加热单元包括加热电 阻。 9.一种多功能SERS检测系统， 其特征是： 包括与待测样品(9)适配的SERS检测传感器 (16)以及用于产生拉曼激光的拉曼测试系统(8)； 对与SERS检测传感器(16)适配的待测样品(9)检测时， 利用拉曼测试系统(8)所产 生的 拉曼激光同时对SERS检测传感器(16)以及所述SERS检测传感器(16)上的待测样品(9)辐 照； 利用SERS信号采集系统(11)采集待测样品(9)受拉曼激光辐照 下的SERS信号， 同时， 利 用器件信号采集系统(10)通过SERS检测传感器(16)采集得到表征拉曼激光功 率的电信号， 以根据所采集的电压信号确定 拉曼测试系统(8)辐 照在SERS检测传感器(16)上的拉曼激光 功率， 且根据SERS信号以及所确认的拉曼激光功率确定待测样品(9)的种类以及浓度。 10.根据权利要求9所述的多功能SERS检测系统， 其特征是： SERS检测传感器(16)包括 能产生SERS检测热点的微纳器件， 所述微纳器件包括微纳单元以及与所述微纳单元适配的 微纳单元支撑检测 体， 在拉曼激光辐照下， 利用器件信号采集系统(10)与微纳单元支撑检 测体配合， 以能采集得到表征所受拉曼激光功率的器件电信号， 所述微纳单元支撑检测体 包括热电堆或光电二极管； SERS检测传感器(16)的微纳 单元支撑检测体为热电堆时， 利用器件信号采集系统(10) 所采集表征拉曼激光功率的电信号 为热电堆输出电压或热电堆电阻值； SERS检测传感器(16)的微纳 单元支撑检测体为光电二极管 时， 利用器件信号采集系统 (10)所采集拉曼激光功率的电信号 为光电二极管的电流 值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114993952 A 3