介質(zhì)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(shù)具有靈敏度高、免標(biāo)記、快速檢測(cè)等特點(diǎn)，目前在食品安全檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)、臨床診斷等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著SPR傳感技術(shù)在不同領(lǐng)域的深入研究，利用金屬納米顆?；蚣{米顆粒陣列的局域表面等離子體共振(LSPR)傳感技術(shù)，成為探測(cè)SPR傳感器應(yīng)用的一個(gè)重要方向。本文針對(duì)金屬表面的焦耳熱損耗問題，提出一種介質(zhì)硅陣列加載的表面等離子共振傳感基底結(jié)構(gòu)，通過調(diào)控基底結(jié)構(gòu)參數(shù)，與金屬銀陣列相比，介質(zhì)硅陣列的共振耦合

2、效應(yīng)更強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的反射譜共振谷曲線也更加尖銳。數(shù)值模擬表明，由于介質(zhì)顆粒無(wú)焦耳熱損耗，通過合理調(diào)控顆粒陣列的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可有效提高SPR傳感器的靈敏度。
　　本文采用時(shí)域有限差分方法結(jié)合電磁相關(guān)理論，對(duì)納米顆粒陣列的共振增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)行了研究。分析了單個(gè)納米顆粒的散射效應(yīng)，指出介質(zhì)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(chǎng)增強(qiáng)特性，并計(jì)算了納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)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(duì)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(yīng)的變化這一特性，可應(yīng)用在SPR傳感器對(duì)環(huán)境檢測(cè)領(lǐng)域。
　　基于上述研究，對(duì)介質(zhì)硅陣列加載的表面等離子共振傳感基底結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討。分別計(jì)算硅和銀顆粒陣列基底的光學(xué)反射譜，與金屬Ag陣列相比，介質(zhì)Si陣列的局域場(chǎng)耦合共振效應(yīng)更強(qiáng)，對(duì)應(yīng)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(jié)構(gòu)參數(shù)影響，相互之間也存在比較復(fù)雜的制約關(guān)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(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)