輔助電介質(zhì)層型SPR傳感器及其共振光譜處理方法研究.pdf

1、表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)效應(yīng)作為一種存在于金屬薄膜與電介質(zhì)界面利用衰減全反射引起金屬表面電荷振蕩的物理光學(xué)現(xiàn)象,具有抗電磁干擾、無(wú)需標(biāo)記、響應(yīng)速度快等特點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于生化醫(yī)學(xué)、環(huán)保監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。本文以提升棱鏡SPR傳感器靈敏度和拓展SPR技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槟繕?biāo),從理論和實(shí)驗(yàn)角度對(duì)SPR激勵(lì)模型、光譜信號(hào)處理方法等方面進(jìn)行了深入研究。論文主要工作分為以下幾個(gè)部分:
　　首先,研究了棱

2、鏡Kretschmannn結(jié)構(gòu)的 SPR傳感機(jī)理和激勵(lì)條件,分別針對(duì)內(nèi)置和外置輔助電介質(zhì)層型棱鏡SPR激勵(lì)模型,借助時(shí)域有限差分法對(duì)其共振激勵(lì)特性進(jìn)行數(shù)值仿真。探索了SPR共振激勵(lì)性能影響因素,為提高檢測(cè)靈敏度與擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域提供了理論依據(jù)。
　　其次,研制了內(nèi)置輔助電介質(zhì)層型 SPR傳感器,構(gòu)建了 SPR共振激勵(lì)系統(tǒng)并進(jìn)行了相關(guān)性能測(cè)試與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,輔助電介質(zhì)層能夠有效提高棱鏡SPR傳感器的檢測(cè)靈敏度,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)共振光

3、譜特征的調(diào)制。
　　再次,提出了基于光纖 SPR傳感器的金屬腐蝕監(jiān)測(cè)方法。通過研究 SPR傳感器共振光譜隨環(huán)境腐蝕狀態(tài)改變而變化的響應(yīng)特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)腐蝕速率及腐蝕程度的可量化檢測(cè),為表面等離子體共振技術(shù)在腐蝕監(jiān)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用提供了依據(jù)。
　　最后,提出了基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解小波包變換濾波方法。分別針對(duì)含噪聲模擬共振信號(hào)和實(shí)測(cè)共振光譜信號(hào)進(jìn)行降噪濾波研究。結(jié)果表明,該方法不僅能夠有效濾除信號(hào)中所含噪聲,而且還實(shí)現(xiàn)了對(duì)共振光譜中的特征信息