基于多層納米薄膜的表面等離子體共振傳感的研究.pdf

1、表面等離子共振是在一定的金屬電介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的電荷振蕩與倏逝波的耦合現(xiàn)象，基于表面等離子共振的檢測(cè)技術(shù)是近代發(fā)展起來(lái)的一種新型光學(xué)傳感技術(shù)。它具有高靈敏度、實(shí)時(shí)響應(yīng)和免標(biāo)記等優(yōu)點(diǎn)，在食品、藥品安全、醫(yī)療診斷、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、納米光子器件和生物傳感等方面得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著各種檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)SPR檢測(cè)系統(tǒng)的分辨率、靈敏度、信噪比等傳感性能提出更高的要求。
　　本文首先介紹了表面等離子共振傳感器的研究背景、現(xiàn)狀以及近年來(lái)的發(fā)

2、展趨勢(shì)，然后對(duì)SPR的共振理論和傳感的性能指標(biāo)進(jìn)行了分析，闡述了表面等離子傳感器的幾種主要的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、檢測(cè)原理，對(duì)棱鏡型的SPR傳感器進(jìn)行了重點(diǎn)分析，并介紹SPR的理論計(jì)算方法和數(shù)值模擬方法，說(shuō)明了本文的仿真方法。
　　其次，本文提出了一種基于多孔硅的SPR傳感模型，模型利用多孔硅的折射率能隨其吸附的待測(cè)樣本的折射率改變而改變的性質(zhì)，優(yōu)化SPR的共振光譜。對(duì)該共振模型的共振光譜進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析多孔硅層的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)傳感性能的影響機(jī)

3、理，對(duì)所提出的傳感結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析和參數(shù)優(yōu)化，確立了最終的模型參數(shù)。以一定濃度的乙二醇溶液作為待測(cè)樣本，分析了該模型的傳感性能。
　　最后，建立了一種基于波導(dǎo)SPR結(jié)構(gòu)的雙電介質(zhì)層傳感模型：棱鏡基底—銀—ZnO—SiO2—待測(cè)樣品。在不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)下對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值仿真，得到雙電介質(zhì)層SPR激勵(lì)模型的共振光譜。然后進(jìn)一步研究了銀和雙電介質(zhì)層復(fù)合而成的共振薄膜對(duì)表面等離子共振效應(yīng)的激勵(lì)機(jī)理與調(diào)制特性的作用。同樣地以乙二醇溶液為待測(cè)