检测爆炸物的分子印迹压电传感器研究

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1、检测爆炸物的分子印迹压电传感器研究倪原，郑三婷，赵晨，胡莉莉(西安工业大学电子信息工程学院，西安710032)摘要:介绍了一种基于分子印迹技术的用于检测爆炸物的传感器。首先用分子印迹技术制备的分子印迹聚合物作为传感器的识别元件，压电晶体作为转换元件，将识别元件固定到转换元件上制作分子印迹压电传感器，其次介绍了传感器输出信号的检测及处理电路的设计。最后给出了实验结果，实验结果表明该传感器具有良好的灵敏度和重复性，如对TNT检测限可达到10-6g。该传感器小巧轻便，有望用于机场、火车站等安检部门。关键词：爆炸物探测；分子印迹技术；压电晶体；传感器Ex

2、plosivesDetectedSystemBasedonMolecularlyImprintedPiezoelectricSensorNIYuanZHENGSan-tingZHAOChenHULi-li（SchoolofElectronicInformationEngineering,Xi’anTechnologicalUniversity,Xi’an710032,China）Abstract：Inordertodetectexplosivesfastlyandaccurately,akindofsensorbasedonMolecularIm

3、printingTechnique(MIT)isintroduced.MolecularImprintedPolymer(MIPs)whicharepreparedbyMITcanbeusedforsensorrecognitionelementwiththehighlyspecificrecognitionproperty,andpiezoelectriccrystalusedtobetheconversionelement,thenfixingtherecognitionelementtotheconversionelementmakingm

4、olecularlyimprintedpiezoelectricsensor.Thedetectionofthesensoroutputsignalandthedesignofitsprocessingcircuitarealsointroduced.Thissensorhasgoodselectivityandsensitivityofexplosivesmolecules.Theresultsshowthatthesensorhasgoodsensitivityandrepeatability,forTNTthedetectionlimitc

5、anreachto10-6g.Thesensorissmallandportable,whichisexpectedtobeusedinairports,trainstationsandothersecuritydepartments.Keywords：explosivesdetection;piezoelectriccrystal;sensor;molecularimprintingtechnology1、引言当今社会，爆炸物品已严重危害到了国家安定和人身财产安全，对爆炸物品检测技术的研究已成为国内外普遍关注的热点。爆炸物检测技术9主要分为微量

6、炸药探测和块体炸药探测两大类[1]。由于块状炸药探测技术普遍存在设备体积大、价格昂贵和灵敏度低等缺点，在应用方面存在局限性。而微量炸药探测技术以其设备体积小、成本低和灵敏度高等特点，越来越引起人们的关注。目前微量爆炸物探测技术主要有波谱探测技术、化学传感器技术和生物传感器技术等。其中波谱探测技术中的离子迁移光谱法和气体色谱分析技术是目前已投入使用的领先技术之一。压电石英晶体生物传感器（piezoelectricbiosensors）是近年来发展起来的一种新型生物传感器，尽管它具有不需要任何标记，仪器简单、操作方便，响应灵敏、选择性好和便于自动化等

7、优点，但其制作成本高，稳定性差、易变性失活且种类有限。分子印迹技术是一种比较新颖的检测技术，其最大优点是能够较专一地检测出与模板分子结构相近的爆炸物，可以快速得知待检物质的大致结构[2]。现有方法有：采用分子印迹技术中的沉淀聚合法制备用以识别气相TNT印迹的聚合物微球；采用聚合物纳米线/纳米管印迹TNT；以TNT为模板，丙烯酰胺为功能单体，合成的分子印迹聚合物材料对TNT的特异性识别是DNT的2.8倍。同时，合成的兼具高选择性和高稳定性的人工分子识别元件如MIPs（MolecularImprintedPolymers）具有重要的现实意义。MIPs

8、仿生传感器有望在将来逐步取代不稳定的传统生物传感器[3]。本文将分子印迹技术与压电晶体生物传感器结合制备出分子印迹压电传感器，将其运用到