波长指示型表面等离子共振传感器的研究

介绍了自行设计的波长指示型表面等离子共振传感器装置,该装置由光源系统,传感器系统及测试系统三部分组成.通过固定入射角,以波长为变量,利用检测反射光归一化光谱强度的方法,进行化学液体的等离子共振现象的研究.在实验中,利用去离子水作为待测样品,每隔一周监测其表面等离子共振现象,结果表明该传感器装置具有良好的稳定性和重复性.该装置可以实现酒精溶液质量分数的测量且具有较高的灵敏度.实验数据显示,该装置对质量分数为0%~40%酒精溶液检测时,其灵敏度为0.3%;对质量分数为40%~60%溶液检测时,其灵敏度为0.5%.     

表面等离子共振技术在生物分子互作研究中的应用

表面等离子共振技术可以在天然状态下反映蛋白质—蛋白质、蛋白质—核酸、新药分子—疾病靶蛋白等生物分子互作，如特异结合、解离、分子识别等动力学过程，为实时、动态获取生物分子互作信息，从而阐明生命现象的分子机理提供了有效的研究工具，有助于更加全面和深刻地理解生物分子的结构和功能．本文阐述了基于表面等离子共振技术生物传感器的基本原理和技术流程、相比于常规技术的优越性及其在蛋白质组学、细胞信号传导、受体＼配体垂钓、抗体＼抗原识别、基于分子靶点特异性新药筛选等生命科学研究领域中的全新应用．     

基于随机共振的嵌入式检测系统

针对机械振动信号中低频小信号不易检测的问题,设计开发了一套基于随机共振理论的嵌入式检测系统.硬件采用"DSP+ARM"的双CPU结构,软件应用Linux操作系统,使系统性能更加稳定.文中给出了仿真结果,验证了系统可以有效地抑制噪声的影响和准确地提取低频微弱信号.     

表面等离子波导系统中基于远场耦合的可控单向无反射

设计了一个由两个共振器与一个表面等离子波导边耦合的系统,并通过施加外部电压研究了该系统的单向无反射现象.研究结果表明：当外部电压U=2.75 V(9.47 V)时,正向反射率接近0(0.58),反向反射率接近0.71(0);该系统可以在较宽的电压范围、共振器的间距范围、共振器A与表面等离子波导的间隙范围和共振器B的长度范围内实现单向无反射现象.该研究结果可为研发光二极管、电光开关、滤波器、传感器等元件提供理论参考.     

基于新型拼接光子晶体光纤的SPR葡萄糖浓度传感器

本文提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)技术的光纤传感器并应用于葡萄糖浓度检测。采用光纤熔接机拼接多模光纤-光子晶体光纤-光子晶体光纤-多模光纤(MPPM)的结构,然后利用磁控溅射在其表面沉积金膜。对传感区的金膜进行巯基乙胺修饰,采用戊二醛固定葡萄糖氧化酶(GOD),使传感器具备了葡萄糖特异性识别功能,并实现了低浓度葡萄糖传感,在0-0.8 mg/mL的浓度范围内表现出良好的线性关系,并且获得了29.61 nm/(mg/mL)葡萄糖灵敏度,拟合系数达到了~0.954。得益于其易制备、良好的生物相容性以及优异的传感性能,该光纤SPR传感器有望成为生物医学领域中具有发展潜力的传感器之一。     

表面等离子波导端耦合腔系统中表面等离子激元传输性质的研究

用表面等离子波导端耦合两个表面等离子腔组成非厄米量子系统,研究该系统中表面等离子激元的传输性质,并通过求解系统的本征值方程得到表面等离子激元的透射和反射振幅.通过分析表面等离子波导系统的反射率和透射率随参量变化的关系图表明:随着表面等离子激元波导与腔耦合强度的增加,反射峰和透射峰逐渐变宽; 随着腔损耗的增大,反射峰的峰值明显减小,而透射峰的峰值明显增加; 随着腔间耦合系数g的增加,两个反射峰/透射峰之间的距离变宽.     

绿藻浓度荧光检测系统的研究

绿藻的过度繁殖是造成水华现象的主要原因,如何做好绿藻浓度的检测是目前的重要工作。基于绿藻中叶绿素-a分子的荧光光谱特性,设计了一种检测绿藻浓度的装置,分析了该检测方法的基本原理,阐述了该装置的结构和测试过程。通过实验与数据分析,结果表明:系统设计合理实用,测量精度为0.02μg/L。绿藻浓度与荧光比值成明显线性关系,线性相关系数为0.998 7;应用对数式除法电路后的激发光强与荧光比值的线性效果良好。     

阈值随机共振及其在低质量浓度气体检测中的应用

提出利用阈值随机共振系统检测低质量浓度气体的方法.对传感器检测信号进行预处理以满足随机共振系统的要求,输入单阈值检测器,采用反映系统输入输出信号之间相关性的互相关系数作为阈值随机共振的表征.对系统的阈值参数进行优化,对最大互相关系数和气体质量浓度的相关性进行回归分析.实验结果表明,在该类系统中,不但存在阈值随机共振,而且随着气体质量浓度的增加最大互相关系数增加,采用最大互相关系数可以进行气体质量浓度的检测,最低检测限可以达到μg/L级别.     

表面等离子体子共振光化学传感器用于葡萄糖溶液的测定

采用平面衍射光栅作分光系统，光电耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)作检测器，自行组装了一台基于波长变化的表面等离子体子共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)传感器，将其用于葡萄糖溶液的检测。实验结果表明：传感器的响应值与葡萄糖溶液的质量百分比浓度呈线性关系，其线性方程为：λ=647．56 330．90C，回归系数为0．9904。采用SPR方法对5％和10％的两种医用葡萄糖注射液进行测定，同时采用药典法进行对比，二者的相对标准偏差分别为2％和3％。     

基于随机共振的雷电信号检测方法

对传统的雷电信号检测方法进行了仿真研究,提出将随机共振理论引入到雷电信号检测之中,为雷电信号检测提供了一个崭新的思路及方向,并用仿真结果证明了此检测方法是完全可行的,具有理论指导及实用推广价值。     

SPR光谱信号的一阶矩数据分析方法

为了降低光源光强波动对表面等离子体共振(SPR)光谱信号的影响,提出一种基于幅值的SPR光谱信号动态基线一阶矩分析法.光源光强的波动会导致SPR光谱信号的幅值出现整体偏移,但SPR光谱信号的幅度变化较小,该方法的基线根据SPR光谱信号的最小幅值而动态调整.运用自行研制的SPR检测系统,测量了多种质量浓度的氯化钠和葡萄糖溶液得到光谱信号.采用固定基线法、固定宽度的动态基线法、基于面积的动态基线法和基于幅值的动态基线法等4种不同的一阶矩分析法得到光谱信号的共振像素.结果表明：动态基线法明显好于固定基线法,基于幅值的动态基线法其检出限（LOD）接近或者略好于其他2种动态基线法,且其在计算时间上明显少于另外两者,更适合于采样频率更高、实时性要求更强的SPR检测器.     

Surface plasmon resonance sensor based on molecularly imprinted films for the detection of pentaerythritol tetranitrate (PETN)

A novel surface plasmon resonance(SPR)sensor based on molecularly imprinted films(MIFs)was developed for the detection of pentaerythritol tetranitrate(PETN).In this work,the thin MIFs were formed on a gold sensor chip through thermal co-polymerization of functional monomers(methacrylic acid,MAA)and crosslinking monomers(ethylene glycol dimethacrylate,EGDMA)in the presence of template molecules PETN.The template molecules PETN were subsequently removed from the MIFs simply by rinsing the MIFs with a mixture of acetonitrile and acetic acid 9∶1(v/v),thus the recognition sites were formed for specific detection of PETN.According to the mass coverage equation,the surface coverage of removed PETN from MIFs was about 10.8 ng/mm2.The developed SPR sensor allowed for the detection of PETN at concentration down to 10-10 mol/L.A control experiment utilizing an analogue cyclotrimethylenetrinitramine(RDX)showed MIFs' good selectivity to PETN.     

Using sensitive surface plasmon resonance to detect binding of peptide molecules and immobilized vancomycin

To perform the mechanism study of special association for vancomycin and D-Ala-D-Ala-containing peptides on the interface of solution and self-assemble monolayer,the binding between vancomycin and pentapeptide(Lys-Lys-Gly-D-Ala-D-Ala) was investigated by flow injection surface plasmon resonance(FI-SPR) and flow injection quartz crystal microbalance(FI-QCM).To facilitate the formation of a compact vancomycin adsorbates layer with a uniform surface orientation,vancomycin molecules were attached onto a preform...     

基于表面等离子激元的亚波长器件研究

基于不同金属材料表面等离子激元耦合激发的传播深度和传播距离,提出选择器件材料的标准,其中银表现出最佳的特性.以入射波长为1 050 nm的p偏振光为例,利用时域有限差分方法,模拟了p偏振光高斯光束入射到金属银亚波长狭缝与光栅结构的传播特性,证明这种结构具有透射增强及定向耦合输出功能.入射面光栅对输出光的主要贡献是透射增强,出射面光栅主要对输出光的远场分布特性产生影响,光栅凹槽数目和深度对透射增强作用具有最佳化参数,透射强度与亚波长狭缝深度之间的关系呈周期性变化特性.     

一种基于线性系统随机共振的弱信号检测方法

从工程中经常碰到的噪声背景下弱信号检测的实际需求出发,提出一种基于线性系统随机共振的弱信号检测方法,与传统的非线性系统随机共振相比,此方法计算量小、检测速度快。采用MATLAB配用的SIMULINK软件,建立线性系统随机共振仿真模拟图,通过调节系统参数或噪声强度,使系统噪声及激励信号达到最佳匹配,从而实现弱信号的检测。仿真结果表明该方法具有可行性。     

单线阵CCD系统的表面凹坑缺陷检测方法

为解决表面凹坑缺陷与其他平面表面缺陷同时在线检测的问题,提出一种基于单线阵CCD系统进行表面凹坑缺陷检测的方法．根据光辐射照射模型和相机成像模型,建立了基于单线阵CCD的凹坑检测数学模型,由模型推导出图像像素灰度与凹坑深度的关系,利用特定光源和光照角度的关系,进行表面凹坑缺陷的检测．结果表明,由于凹坑边缘部位深度的渐变引起CCD输出电压信号的渐变,凹坑图像呈现边缘像素灰度渐变现象,且随光源光照角度的降低,凹坑图像特征更加突出．边缘灰度渐变的图像特征成为凹坑缺陷与其他平面缺陷相区别的重要特征,有利于凹坑缺陷的检测与识别．