微波超常媒質(zhì)生物傳感器的研究.pdf

1、超常媒質(zhì)是一種由亞波長(zhǎng)單元結(jié)構(gòu)組成的周期性排列人工合成電磁材料，其磁導(dǎo)率和介電常數(shù)能實(shí)現(xiàn)單負(fù)或雙負(fù)，具有特殊的電磁特性，如負(fù)切倫科夫輻射、負(fù)多普勒效應(yīng)、負(fù)折射系數(shù)等一系列不同于自然材料的性質(zhì)。目前，基于開(kāi)口環(huán)諧振器(splitringresonators)的超常媒質(zhì)生物傳感器獲得了人們的廣泛關(guān)注，與傳統(tǒng)的表面等離子體共振傳感器和納米傳感器相比，該類型傳感器具有反應(yīng)靈敏、制備過(guò)程簡(jiǎn)單和易于結(jié)果分析等特點(diǎn)，在臨床化學(xué)與診斷、生物工程、食品工

2、業(yè)、軍事科學(xué)和環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　首先，本文對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行整理，總結(jié)了超常媒質(zhì)生物傳感器的研究熱點(diǎn)和現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，建立開(kāi)口環(huán)等效電路模型，給出開(kāi)口環(huán)諧振頻率理論計(jì)算公式，并將仿真得到的諧振頻率與理論計(jì)算的諧振頻率對(duì)比，盡管兩者之間存在一定的誤差，但理論模型能夠正確反映出結(jié)構(gòu)尺寸的變化對(duì)電磁諧振頻率的影響。同時(shí)，采用軟件仿真分析開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口寬度、開(kāi)口環(huán)邊長(zhǎng)、內(nèi)外環(huán)間距等結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對(duì)諧振頻率的影響，結(jié)

3、果表明開(kāi)口環(huán)的諧振頻率隨著開(kāi)口寬度的增大而增大，隨著開(kāi)口環(huán)邊長(zhǎng)的增大而減小。
　　其次，采用CST軟件設(shè)計(jì)了基于高阻抗微帶線的對(duì)稱單開(kāi)口環(huán)生物傳感器、非對(duì)稱單開(kāi)口環(huán)生物傳感器、對(duì)稱雙開(kāi)口環(huán)生物傳感器和非對(duì)稱雙環(huán)生物傳感器四種結(jié)構(gòu)，并對(duì)四種結(jié)構(gòu)的Q值、z方向電場(chǎng)強(qiáng)度、表面電流強(qiáng)度和靈敏度等進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)非對(duì)稱傳感器結(jié)構(gòu)相對(duì)于對(duì)稱傳感器結(jié)構(gòu)的Q值更大、靈敏度更高。
　　最后，對(duì)上述四種傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工和測(cè)試，測(cè)試使用不同濃度的