SPR传感器的应用及其发展

表面等离子共振(SPR)传感器是一项新兴的生物化学检测技术,具有灵敏度高、检测方便快捷、可实现在线检测等许多优点,可广泛应用于材料科学、环境保护、食品工业等直接关系人类生存发展的诸多领域。首先介绍了SPR传感器的发展历史及其工作原理,然后综述了SPR传感器的结构和分类,具体包括棱镜耦合式SPR传感器、集成光波导耦合式SPR传感器、光纤SPR传感器和光栅耦合式SPR传感器的结构,着重描述了SPR传感器的最新发展趋势,重点介绍了分布式SPR传感器、光纤SERS传感器的发展状况。     

光纤传感器在生物医学中的应用进展

光纤在医学和生物学中得到了广泛的应用,从光管道和压力传感器到复杂的化学传感器都与光纤有关.相干光纤束可用于内窥镜成像,而单光纤可用于近红外分层成像和光学相干分层成像.采用光纤还能方便地将光辐射传输到组织内,以激活靶标化学治疗药物.利用平面光纤光导将光波传输到测定部位的化学传感技术可以进行光度和荧光分析.光纤化学传感器还具有表面分子识别位点或化学反应部位,可用于特定分子的检测.这些化学传感器基于表面等离子体共振、干涉、光谱测量或荧光测量等原理.酶的生物识别或抗原抗体结合使光纤传感器可以获得高的特异性.近年来,测定的靶标分子的范围已从简单的气体分子和离子发展到了DNA等大分子.     

金纳米锥阵列与金薄膜耦合结构表面等离子体折射率传感研究

设计了基于SiO₂薄膜间隔的金纳米锥与金薄膜耦合结构表面等离子体共振折射率传感器。使用时域有限差分法研究了复合结构中的表面等离子体共振模式,复合结构不仅能够激发局域表面等离子体共振,也可激发传播表面等离子体共振。入射电磁波的能量部分通过单个金纳米锥耦合到局域表面等离子体,部分通过金纳米锥阵列二维光栅耦合到传播表面等离子体。在待测物折射率1.30～1.40的范围内,对复合结构的反射光谱进行了模拟研究,发现共振波长与分析物折射率呈线性关系,且由于局域和传播表面等离子体的高效激发,反射光谱共振峰处的反射率几乎为零。此外,在最优的金纳米锥几何参数下,传播表面等离子体共振模式的半高全宽非常窄,灵敏度和品质因数分别达到770 nm/RIU和113 RIU^-1,具有良好的折射率传感性能。所设计的复合结构作为表面等离子体共振传感器有望广泛应用于生物检测领域。     

涂层寿命预测的智能传感研究进展

综述了光纤传感技术在智能材料损伤定位评估中的应用,介绍了传感器在数据融合、结构损伤检测和识别技术等方面的最新研究进展,重点阐述了埋入式光纤传感器的工作原理和匹配机制,展望了基于多学科交叉的在线监测智能传感技术在表面涂层寿命预测中的应用前景.     

光纤表面等离子体共振传感系统的数据处理

针对表面等离子体共振原理以及光纤传感的优越特性,本文提出并实现了一种基于光纤表面等离子体共振效应的传感检测系统,给出了系统数据分析的处理模型.该方法根据偏度-峰值检验,采用高斯分布检验对共振区域附近的测试数据进行了均值处理,通过理论分析进一步指出采用均值估计的线性模型可以有效地估计共振波长;同时,在保证检测精度的前提下给出了数据处理的最小运算长度.结果表明,可以使系统数据计算的工作量降低至原来的2%,从而提高了系统的处理效率.     

温度对表面等离子体振荡传感器的作用

本文采用棱镜型角度检测的方法,对表面等离子体振荡传感器进行精密检测.首先从理论上分析了温度对棱镜型表面等离子体传感器的作用机理,并根据机理进行了实验系统的设计.基于所设计的棱镜型角度检测SPR装置,研究了温度对表面等离子体振荡(SPR)共振角度的影响.实验给出了表面等离子体共振角度随被测液体温度的升高而下降的数值结果,斜率为-7.843×10-3/℃,并证明了温差控制对光传感技术中表面等离子体振荡(SPR)技术的实用化的重要性.     

长程表面等离子体共振技术在检测大肠杆菌浓度中的应用研究

建立了一种基于长程表面等离子体共振技术检测大肠杆菌浓度的方法及系统。基于此,制备了能够产生长程表面等离子体共振效应的双层膜传感芯片,并在实验上将长程表面等离子体共振(LSPR)和传统表面等离子体共振(CSPR)两种生物传感器的性能进行了对比。结果表明LSPR生物传感器共振曲线的平均半高宽比CSPR传感器共振曲线的平均半高宽窄1.79倍,且其灵敏度是CSPR的2倍。由此,证实了基于LSPR的生物传感器对大肠杆菌浓度的改变更加敏感。此外,该方法分辨率高,试剂用量少,有效克服分界面所带来的影响,并能够对大肠杆菌进行实时检测。     

表面等离子共振氢敏传感器理论和模拟

提出了一种钯(Pd)膜氢敏感表面等离子共振传感器结构,该传感器以镀在棱镜端面的 Pd作为氢敏感膜。Pd 膜吸氢以后发生化学反应,生成的 PdHx使折射率发生变化,同时,它作为金属膜产生 SPW,当折射率变化时又在金属和介质表面产生表面等离子共振。利用 Fortran 语言程序进行了表面等离子共振氢敏传感器的 Pd 膜厚度和传感器灵敏度数值模拟。氢气浓度的变化引起折射率的变化,数值模拟表明,表面等离子共振氢敏传感器的灵敏度与 Pd 膜厚度有关,当 Pd膜的厚度在 10-30nm 时,氢气浓度在 1%-10%范围内具有较高的灵敏度。这种传感器结构将用于监测氢气作燃料的商用和军用机车的氢气泄漏。     

表面等离子体共振生物传感器在食品安全检测中的应用与研究

表面等离子体共振（SurfacePlasmonResonance,SPR）传感技术是一项新兴的生物化学检测技术,具有无须标记、高速、高灵敏度等特点。日前在化学和生物检测研究中应用日益广泛。本文综述了SPR技术的基本原理及近年来在食品安全领域研究中取得的进展,并展望TSPR技术的发展方向及应用前景。     

光纤传感系统应用于FRP混凝土结构振动检测的实验研究

本文引入基于马赫—曾德(Mech-Zehnder)干涉原理的光纤传感振动检测系统,成功地进行了FRP混凝土结构的振动检测。光纤传感器粘贴于结构件表面(或埋入结构件内部)的干涉型光纤技术,为复合材料结构的实时振动监测提供了一个新方法。