基于模間干涉的光纖生化傳感器研究.pdf

1、由于具有重量輕、尺寸小、低功率、耐腐蝕、抗電磁干擾、測(cè)量靈敏度高與通信系統(tǒng)兼容好等優(yōu)點(diǎn),光纖傳感器在化學(xué)分析、生物醫(yī)學(xué)和食品加工等方面得到了廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合光纖模間干涉技術(shù)和生化敏感膜技術(shù),研究并實(shí)現(xiàn)了以下幾種光纖生化傳感器:
　　1.提出了兩種基于Cs/PSS復(fù)合薄膜的光纖無(wú)標(biāo)記干涉免疫傳感器。采用錐腰增大熔接制作Mach-Zehnder和Michelson光纖干涉儀,并通過(guò)靜電自組裝技術(shù)在此結(jié)構(gòu)上涂覆[Cs/PSS]10薄

2、膜,然后在薄膜上固定羊抗?？贵wIgG。當(dāng)免疫傳感器浸入Anti-IgG抗原溶液中時(shí),蛋白質(zhì)IgG與Anti-IgG發(fā)生特異性結(jié)合,導(dǎo)致薄膜的有效折射率發(fā)生改變,從而影響干涉條紋。實(shí)驗(yàn)獲得的Mach-Zehnder和Michelson免疫傳感器的測(cè)量靈敏度和測(cè)量分辨率分別為27.37nm/(ng/mm2),5.91nm/(ng/mm2)和0.181nM,4.941nM,可與目前大多數(shù)光纖免疫傳感器相媲美。
　　2.提出了一種基于殼聚

3、糖的光纖Michelson高靈敏濕度傳感器。利用溶膠凝膠法在錐腰增大型Michelson干涉儀表面上涂覆殼聚糖薄膜。當(dāng)外界濕度發(fā)生變化時(shí),薄膜的吸水量將隨之改變,從而改變薄膜的密度及折射率并進(jìn)一步調(diào)制輸出干涉條紋。采用腐蝕光纖和氧化薄膜的方法增強(qiáng)了此傳感器的濕度響應(yīng)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,增強(qiáng)的濕度靈敏度達(dá)到135pm/％RH,為原來(lái)的5倍之多,并且其濕度響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間約為5s和2s;同時(shí),該濕度傳感器具有抗微量堿性氣體干擾的能力。

4、　　3.提出一種基于PVA/PAA薄膜的光纖pH值傳感器。在單模光纖的尾部坍塌熔接一段光子晶體光纖并使其尾端空氣孔坍塌,將其表面涂覆一層PVA/PAA薄膜。溶液 pH值促進(jìn)或抑制薄膜的溶脹收縮,從而影響薄膜的折射率并調(diào)制干涉條紋。當(dāng)涂覆濃度為11%的PVA/PAA薄膜時(shí),此傳感器的探測(cè)靈敏度和分辨率達(dá)到0.9nm/pH unit和0.022pH unit,且其響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間分別為15s和20s;另外,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此傳感器可用于溫度波動(dòng)小離子