基于SPR的溶液濃度自動控制系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、20世紀初，Wood首次發(fā)現(xiàn)了表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)，直到1971年Kreschman提出了電介質(zhì)-金屬-電介質(zhì)3層棱鏡耦合模型才使得SPR應(yīng)用到傳感領(lǐng)域。1992年，美國華盛頓大學Jorgenson博士提出以光纖作為載體實現(xiàn)SPR。自20世紀六、七十年代光纖問世以來，就以其低損耗，遠距離傳輸，微小化在通訊和傳感器領(lǐng)域得到了普及。光纖SPR傳感器兼具了光纖的微小化、遠距離傳輸以及S

2、PR的高靈敏度和實時監(jiān)控。
　　目前，溶液濃度自動控制系統(tǒng)的開發(fā)在食品、化工、制藥都有及其重要的作用，在表面等離子體共振效應(yīng)中，電介質(zhì)的折射率發(fā)生變化使得SPR的效果發(fā)生改變，而大部分溶液的濃度都與折射率有著線性關(guān)系，如此便可實現(xiàn)溶液濃度的測量與傳感。
　　首先，本文討論了基于SPR傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀以及存在的問題。從平面波導、表面等離子波、光激發(fā)表面等離子體波幾個方面闡述了表面等離子體共振的傳感原理。SPR的基本原理是光入射

3、到金屬-電介質(zhì)交界面處激發(fā)表面等離子體波(Surface Plasmon Wave，SPW)，在入射光波長、入射角、電介質(zhì)折射率相匹配時，SPW與入射光在電介質(zhì)中的倏逝波發(fā)生耦合即發(fā)生了SPR，使得反射光能量降低。
　　其次，介紹了棱鏡耦合的表面等離子體共振傳感器的傳感原理以及制作方法。詳述采用真空鍍膜的過程，設(shè)計了信號放大電路及其PCB圖，并完成制作。結(jié)合信號采集卡和VB軟件搭建了完整的溶液濃度自動控制系統(tǒng)。相較于當下工業(yè)化的等