光纖倏逝波生物膜活性在線檢測(cè)傳感器的研究.pdf

1、光纖倏逝波傳感技術(shù)是一種高靈敏度的微量分析技術(shù)，在臨床醫(yī)學(xué)、水質(zhì)檢測(cè)、食品衛(wèi)生檢測(cè)和生物戰(zhàn)劑檢測(cè)等方面具有廣泛的應(yīng)用。其探測(cè)機(jī)理是通過傳感區(qū)域圍繞纖芯的待測(cè)物質(zhì)對(duì)特定波段的倏逝波進(jìn)行吸收，造成倏逝波的衰減，通過檢測(cè)作用前后光強(qiáng)的衰減量，確定待測(cè)物質(zhì)的含量。光纖倏逝波傳感器的傳感區(qū)域結(jié)構(gòu)參數(shù)將影響傳感器的靈敏度。因此，傳感區(qū)域理論模型是研究整個(gè)光纖倏逝波傳感技術(shù)的首要任務(wù)。基于幾何光學(xué)，建立了錐形過渡區(qū)域透射深度關(guān)于錐形參數(shù)的數(shù)學(xué)模型、傳

2、感區(qū)域均勻部分有效吸收路徑關(guān)于感應(yīng)芯徑和感應(yīng)長(zhǎng)度的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)各個(gè)模型進(jìn)行了研究。討論了不同錐形參數(shù)（發(fā)射角、錐度比、錐長(zhǎng)）下倏逝波的透射深度，傳感區(qū)域均勻部分的不同光纖芯徑和長(zhǎng)度下倏逝波的有效吸收路徑，并進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明：在傳感區(qū)域錐形過渡部分，選擇合適的錐形光纖幾何體和發(fā)射角，可以使得透射深度增大近3倍，當(dāng)錐度比為0.4時(shí)，透射深度最大；在傳感區(qū)域均勻部分，減小光纖芯徑，增大光纖長(zhǎng)度可以提高傳感區(qū)域倏逝波的有效吸收路徑。這

3、些結(jié)論可以用來指導(dǎo)制作高靈敏度光纖倏逝波傳感器。依據(jù)這些結(jié)論，選用石英光纖和HF腐蝕試劑，利用靜動(dòng)結(jié)合腐蝕方法，制作了錐形光纖倏逝波傳感器。本文首先選用基于光纖光譜儀的生物膜活性檢測(cè)系統(tǒng)，用來得到附著在傳感器感應(yīng)區(qū)域的生物膜生長(zhǎng)過程中的變化吸收光譜圖。利用此光譜圖，結(jié)合生物膜生長(zhǎng)過程中的傳感區(qū)域的電子顯微鏡照片，可以得到生物膜的特征吸收波長(zhǎng)。在此基礎(chǔ)上，選用合適的LED光源和探測(cè)器，采用脈沖調(diào)制方法，開發(fā)了基于窄帶發(fā)光LED的生物膜活性