介質加載表面等離子體共振傳感器基底研究.pdf

1、基于表面等離子體共振(SPR)傳感技術具有靈敏度高、免標記、快速檢測等特點，目前在食品安全檢測、環(huán)境檢測、臨床診斷等領域有著廣泛的應用前景。隨著SPR傳感技術在不同領域的深入研究，利用金屬納米顆粒或納米顆粒陣列的局域表面等離子體共振(LSPR)傳感技術，成為探測SPR傳感器應用的一個重要方向。本文針對金屬表面的焦耳熱損耗問題，提出一種介質硅陣列加載的表面等離子共振傳感基底結構，通過調控基底結構參數，與金屬銀陣列相比，介質硅陣列的共振耦合

2、效應更強，對應的反射譜共振谷曲線也更加尖銳。數值模擬表明，由于介質顆粒無焦耳熱損耗，通過合理調控顆粒陣列的結構參數，可有效提高SPR傳感器的靈敏度。
　　本文采用時域有限差分方法結合電磁相關理論，對納米顆粒陣列的共振增強效應進行了研究。分析了單個納米顆粒的散射效應，指出介質散射共振和金屬局域表面等離子體共振具有類似的局域電場增強特性，并計算了納米顆粒陣列結構的光反射特性，分析納米顆粒大小、周期以及周圍環(huán)境折射率對反射特性的影響。通

3、過改變環(huán)境折射率，共振波峰位置發(fā)生相應的變化這一特性，可應用在SPR傳感器對環(huán)境檢測領域。
　　基于上述研究，對介質硅陣列加載的表面等離子共振傳感基底結構進行探討。分別計算硅和銀顆粒陣列基底的光學反射譜，與金屬Ag陣列相比，介質Si陣列的局域場耦合共振效應更強，對應的反射譜具有更尖銳的共振谷;由于基底傳感性能受基底結構參數影響，相互之間也存在比較復雜的制約關系，因此，基于控制變量法分析了納米顆粒大小、周期、基底厚度三個結構參數，對