表面等離子體共振傳感器理論仿真及其在流體折射率測量中的應用研究.pdf

1、作為一種新型生物傳感技術，表面等離子體共振(Surface plasmon resonance，簡稱SPR）傳感器因其靈敏度高、動態(tài)性能好、檢測無需標記物、安全可靠、受環(huán)境影響小等獨特優(yōu)勢，被廣泛應用于生物化學、免疫技術、環(huán)保、制藥等多個領域的開發(fā)研究，具有廣闊的應用前景。本文在系統(tǒng)分析表面等離子體共振傳感原理的基礎上，研制了一套Kretschmann型波長調制表面等離子體共振傳感器，并對其進行了優(yōu)化設計。
　　本論文詳細介紹了S

2、PR傳感技術的歷史背景和發(fā)展趨勢，分析了SPR傳感器的傳感原理，闡述了表面等離子體共振波(Surface plasma wave，簡稱 SPW）的產生機理，討論了表面等離子體共振的激發(fā)條件，其中重點分析了衰減全反射方法激發(fā)表面等離子體共振的基本原理。
　　利用Matlab模擬仿真對SPR傳感器進行了優(yōu)化設計，選擇在半柱面棱鏡上依次鍍2nm的鉻膜和50nm的金膜。設計了Kretschmann型波長調制SPR傳感器的光路系統(tǒng)。搭建了實

3、驗光路，利用該光路系統(tǒng)測量空氣折射率，實驗結果驗證了這套裝置檢測氣體折射率方法的可行性。利用該光路系統(tǒng)測量了不同濃度NaCl溶液的折射率。實驗結果表明，隨著NaCl溶液折射率的增大，共振波長向長波方向移動，且兩者存在較好的線性關系，傳感器的靈敏度達到5562.0nm/RIU。
　　提出了利用同頻率下p偏振光的反射光強除以s偏振光反射光強來獲取共振曲線的方法，實驗證明，該方法能有效提高SPR傳感器的性能。建立了傳感器系統(tǒng)中整形光路和

4、探測光斑直徑與會聚角關系的理論模型。分析了探測光束會聚角對SPR傳感器共振波長、共振曲線半高全寬和共振峰深度的影響。隨著探測光束會聚角的減小，共振波長增大，共振曲線的半高全寬減小，共振峰深度增大，傳感器的抗干擾能力增強，系統(tǒng)分辨率提高。通過實驗對此進行了驗證，考慮會聚角時實驗與仿真結果符合的較好，會聚角從0.8?減小到0?時，共振波長從662nm減小到623nm，共振曲線半高全寬從157nm減小到117nm，共振峰深度從70.5％增大到