表面等離子體共振光電傳感系統(tǒng)的研究.pdf

1、表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)檢測、光無源器件的制作、新型材料的獲取及物質(zhì)的篩選鑒定等方面?；赟PR技術(shù)的傳感器具有免標(biāo)記、實(shí)時(shí)檢測、靈敏度高、非破壞性、樣品不需要純化和抗背景干擾等優(yōu)點(diǎn)。本文從SPR傳感器在樣品折射率檢測和表面形貌探測兩個(gè)應(yīng)用方面出發(fā)，對(duì)組成SPR傳感器的各個(gè)組成部件的選擇及應(yīng)用試驗(yàn)進(jìn)行了深入的研究。主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴研究了構(gòu)成SP

2、R傳感器的金屬膜的性質(zhì)。從Maxwell 方程出發(fā)，對(duì)金屬表面存在的表面等離子波(Surface Plasmon Wave，SPW)的波函數(shù)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)真空中光波無法直接激發(fā)產(chǎn)生SPR 現(xiàn)象。通過對(duì)光衰減全反射理論的分析，找到了激發(fā)產(chǎn)生SPR 現(xiàn)象的耦合方式，并由此給出了SPR傳感器的幾種耦合類型。其次，根據(jù)經(jīng)典的Kretschmann 耦合模型，從理論上對(duì)SPR傳感器的各個(gè)組成部件的參數(shù)選擇進(jìn)行了研究，給出了參數(shù)選取對(duì)SPR 傳感

3、器的探測性能的影響。分析比較了基于強(qiáng)度探測的表面等離子體顯微鏡(Surface Plasmon Microscopy，SPM)和基于相位探測的干涉型表面等離子體顯微鏡(Surface Plasmon Interference Microscopy，SPIM)的探測精度。
　　 ⑵分析了SPR傳感器各個(gè)組成部件的折射率在不同入射光波長和環(huán)境溫度下變化的規(guī)律，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)給出了相應(yīng)的擬合公式，為下一步的試驗(yàn)做了理論指導(dǎo)。理論分析完畢

4、后，從試驗(yàn)系統(tǒng)的硬件和軟件兩個(gè)大部分出發(fā)，對(duì)整個(gè)SPR傳感器做了介紹。引入了“虛擬儀器”的概念，采用Labview軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，給出了試驗(yàn)設(shè)計(jì)的總框架。針對(duì)系統(tǒng)中的各硬件部分做了試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。針對(duì)SPR傳感器在樣品折射率檢測中的應(yīng)用，以人類血清和含有雜質(zhì)的蒸餾水為研究對(duì)象做了相關(guān)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了存在的問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，證明了改進(jìn)后的SPR 傳感器的性能得到了很大的提升。針對(duì)SPR 傳感器在樣品表面形貌