在線式納米孔傳感器信號頻譜分析及處理系統(tǒng)的研制.pdf

1、固態(tài)納米孔是在人造固態(tài)薄膜上制備的納米級通道，具有成本低廉、穩(wěn)定性高、可大規(guī)模陣列化制備的特點(diǎn)，是檢測單分子的高靈敏度傳感器件，可用于第三代基因測序工作中。本文的主要內(nèi)容是基于對納米孔傳感器的電路特性進(jìn)行理論推測和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并且基于理論模型對檢測的信號進(jìn)行頻率特性分析并進(jìn)行后期處理，主要包括以下方面：
　　(1)納米孔傳感器阻容特征的理論計算。根據(jù)理論計算結(jié)果提出納米孔在溶液中的電阻模型及電容模型，并分析納米孔傳感器檢測系統(tǒng)的電阻

2、和電容與納米孔的尺寸、制備所用材料以及溶液濃度的關(guān)系。
　　(2)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證納米孔的電路特性。設(shè)計的實(shí)驗(yàn)包括在納米孔尺寸不變的情況下改變?nèi)芤旱臐舛葋頇z測納米孔的電流響應(yīng)；在濃度一致的情況下檢測不同尺寸納米孔的電流響應(yīng)；以及對制備納米孔所用的硅片進(jìn)行修飾檢測其電流響應(yīng)。
　　(3)基于理論模型的信號頻率特性分析及處理。根據(jù)得到的電路特性計算系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)外加電壓頻率過高時會對納米孔信號產(chǎn)生不必要的影響，另外制備納米孔

3、所用材料會使納米孔信號摻雜入高頻的介電噪聲，這兩種情況下均需要對高頻進(jìn)行抑制。本文設(shè)計不同的濾波器對信號進(jìn)行頻譜分析和處理，處理的結(jié)果顯示使用設(shè)計的濾波器進(jìn)行濾波處理之后得到的信號更為準(zhǔn)確，更加有利于后期的結(jié)果分析。
　　(4)頻譜分析及信號處理的DSP實(shí)現(xiàn)。本文在已研制成功的TI TMS320C5509A的數(shù)據(jù)采集卡硬件部分基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了分析和處理數(shù)據(jù)所必須的數(shù)字信號處理算法，達(dá)到了在線分析納米孔傳感器的頻譜特征和及時處理的目的。