表面等離子體共振光電傳感系統(tǒng)的研究.pdf

1、表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)技術被廣泛應用于生物化學檢測、光無源器件的制作、新型材料的獲取及物質的篩選鑒定等方面。基于SPR技術的傳感器具有免標記、實時檢測、靈敏度高、非破壞性、樣品不需要純化和抗背景干擾等優(yōu)點。本文從SPR傳感器在樣品折射率檢測和表面形貌探測兩個應用方面出發(fā)，對組成SPR傳感器的各個組成部件的選擇及應用試驗進行了深入的研究。主要內容如下：
　　 ⑴研究了構成SP

2、R傳感器的金屬膜的性質。從Maxwell 方程出發(fā)，對金屬表面存在的表面等離子波(Surface Plasmon Wave，SPW)的波函數(shù)進行了研究，發(fā)現(xiàn)真空中光波無法直接激發(fā)產生SPR 現(xiàn)象。通過對光衰減全反射理論的分析，找到了激發(fā)產生SPR 現(xiàn)象的耦合方式，并由此給出了SPR傳感器的幾種耦合類型。其次，根據(jù)經典的Kretschmann 耦合模型，從理論上對SPR傳感器的各個組成部件的參數(shù)選擇進行了研究，給出了參數(shù)選取對SPR 傳感

3、器的探測性能的影響。分析比較了基于強度探測的表面等離子體顯微鏡(Surface Plasmon Microscopy，SPM)和基于相位探測的干涉型表面等離子體顯微鏡(Surface Plasmon Interference Microscopy，SPIM)的探測精度。
　　 ⑵分析了SPR傳感器各個組成部件的折射率在不同入射光波長和環(huán)境溫度下變化的規(guī)律，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)給出了相應的擬合公式，為下一步的試驗做了理論指導。理論分析完畢

4、后，從試驗系統(tǒng)的硬件和軟件兩個大部分出發(fā)，對整個SPR傳感器做了介紹。引入了“虛擬儀器”的概念，采用Labview軟件進行數(shù)據(jù)處理，給出了試驗設計的總框架。針對系統(tǒng)中的各硬件部分做了試驗前的準備工作。針對SPR傳感器在樣品折射率檢測中的應用，以人類血清和含有雜質的蒸餾水為研究對象做了相關試驗，發(fā)現(xiàn)了存在的問題，提出了相應的改進措施。通過對試驗數(shù)據(jù)的分析，證明了改進后的SPR 傳感器的性能得到了很大的提升。針對SPR 傳感器在樣品表面形貌