光纤表面等离子体共振传感器理论仿真研究

为了考查光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,基于单层膜表面Snell反射公式,利用MatLab软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性,系统考查金膜厚度、待测介质介电常数以及入射到纤芯—金膜界面的入射角对反射光谱特性的影响.仿真结果表明:光纤SPR的共振波长随金膜厚度的增大而增大,随外界介质介电...     

表面等离子体共振理论仿真研究

为了掌握影响激发表面等离子体共振(SPR)现象的因素,文中以薄膜光学理论为基础,利用Winspall软件模拟研究Kretschman结构下,金膜厚度、待测介质折射率以及三棱镜类型对表面等离子体共振吸收峰位变化的影响,得出了最佳膜厚以及影响激发SPR现象的棱镜折射率和待测物质折射率随共振角度变化的规律,为SPR传感器的设...     

光纤表面等离子体共振光谱对待测介质折射率的响应特性研究

基于表面等离子体共振理论, 利用TFCalc软件仿真研究待测介质折射率在1.2到1.37范围内的光纤表面等离子体共振反射光谱特性。研究表明,入射角一定时,表面等离子体共振的最佳膜厚随待测介质折射率的减小而减小;当银膜厚度和入射角度不变时,表面等离子体共振波长随待测介质折射率的减小向短波长方向移动,共振吸收峰逐渐变窄,传感灵敏度提高。     

多通道光纤表面等离子体波共振传感器研究

研究了一种采用2×n型特种耦合器构建的多通道光纤表面等离子体波共振(SPR)传感器模型.应用空分复用原理和多层膜反射理论分析了SPR共振效应在若干光纤探针中连续被激励的基本原理.数值模拟和实验结果表明,研制的双通道光纤SPR探针能够达到与常规单通道探针相同的检测灵敏度.这种新型多通道传感模型的特点在于,各通道探针特性可根据待测检测目标进行选择替换,通道数目可以根据实际待测参量进行调节,并适用于对处于不同空间位置目标液体参量进行检测的情况.     

表面等离子体共振传感器灵敏度仿真研究

为深入研究SPR传感器的传感特性,进一步提高传感器的灵敏度,应用TFCale软件仿真研究表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性,考察金属敏感膜及敏感膜厚度对SPR传感器灵敏度的影响。仿真结果表明,当金属膜为Ag膜、厚度为60nm时,传感器灵敏度最高。应用MATLAB软件对表面等离子体共振传感器的主要灵敏度指标进行仿真研究,考察了不同的外界介质折射率和棱镜折射率对灵敏度的影响,仿真得出当棱镜折射率一定时,SPR传感器灵敏度与外界介质折射率之间的变化规律,为提高表面等离子体共振传感器的灵敏度提供了理论依据。     

基于表面等离子体共振技术油水持率传感器的实验研究

为研究表面等离子体共振技术在油井产液剖面持率参数测试方面的潜在应用,采用磁控溅射方法在三棱镜底面沉积不同厚度的金膜,制作Kretschman型表面等离子共振传感元件,对不同体积浓度的油水折射率进行测定。实验结果表明,对于折射率相同的三棱镜,沉积的金膜厚度越大,共振吸收峰越弱。表面等离子体共振峰位对不同体积浓度的油水介质很敏感,介质体积浓度由低到高变大时,表面等离子体共振吸收峰向右平移,共振角逐渐增大。实验表明,表面等离子体共振传感测试技术对不同浓度油水介质的折射率变化非常敏感,能够用其进行流体持率的测量。     

待测介质折射率对光纤SPR光谱的特性研究

为提高光纤传感器的灵敏度和检测精度,达到精确测量的目的。基于表面等离子体共振(SPR)理论及TFCalc软件,仿真研究光纤表面等离子体共振传感器的反射光谱特性,考查待测介质折射率在一定范围内变化对反射光谱特性的影响。研究结果表明,当入射角一定时,表面等离子体共振的最佳膜厚随待测介质折射率的减小而减小;当膜厚和入射角度不变时,表面等离子体共振波长随待测介质折射率的减小向短波长方向移动。共振吸收峰随待测介质折射率的减小移动的距离越小,且逐渐变窄,传感器的灵敏度逐渐提高。     

阶跃折射率多模光纤包层等离子体共振传感器

光纤表面等离子体共振(SPR)传感器通常以纤芯为共振基底,需要采用腐蚀、侧抛、研磨等复杂的加工工艺将光纤包层去除,存在倏逝波不易泄露,传感探针制作困难的问题。本文提出一种以光纤包层为SPR共振基底的阶跃折射率多模光纤包层SPR传感器。采用单模光纤与阶跃折射率多模光纤偏芯熔接结构,将单模光纤纤芯中的光直接注入多模光纤包层,并在阶跃折射率多模光纤包层外镀50nm金膜。在探针传感段,光场能量全部分布在阶跃折射率多模光纤包层中,发生SPR效应充分。与传统光纤包层SPR传感结构相比,该传感器能够获得更深的共振谷,折射率测量范围为1.333～1.385RIU时,传感器的平均灵敏度可达2 307nm/RIU,本文亦对传感段多模光纤纤芯直径与长度不同参数的影响进行了探究。本文提出的阶跃折射率多模光纤包层SPR传感器制作简单,有效解决了光纤包层与空气界面不易获得倏逝波的问题。     

表面等离子体子共振传感器Ⅱ：实验装置与仪器

讨论了棱镜、光纤和光栅三种类型表面等离子体子共振（SPR）传感器实验装置,着重讨论了棱镜型SPR实验装置,包括构成SPR实验装置的部件及影响因素等。简单介绍了目前市售的几种SPR商品仪器。     

表面等离子体子共振传感器I:基本原理

表面等离子体子共振（ＳＰＲ）技术是一种简单、直接的传感技术。它通过测量金属表面附近折射率的变化,来研究物质的性质。表面等离子体子共振传感器已经成为生的传感器研究领域的热点。本文分三个部分,分别介绍这种传感器的基本原理,实验装置和实际应用。本篇是第一部分,介绍表面等离子体子和表面等离子体子共振的概念,系统阐述产生ＳＰＲ的条件,并讨论ＳＰＲ传感器的基本原理及影响传感器性能的主要因素。     

用于温度测试的光纤SPR传感器特性研究

表面等离子体波共振效应（SPR）对液体折射率变化非常敏感，而温度变化又会导致液体折射率和金膜复介电常数的改变。利用这一原理，可以考察温度变化对SPR共振效果的影响。采用相对光谱检测技术，获得相应的SPR反射光谱，并详细分析了共振波长和共振强度等参数随温度变化的特性曲线。定义耦合系数η，还可实现对不同液体温度下共振效应强度的评估。通过这些研究，进一步扩展了此类传感器的应用领域。     

基于表面开孔光纤的集成式亚硝酸盐微流荧光传感器

利用中空悬挂芯光纤研制了一种将荧光猝灭反应区建立在空心光纤内部的光纤集成荧光在线微流传感器。利用CO2激光器在光纤表面刻蚀微孔,使得试剂可由微孔注入光纤内部并混合形成稳定的微流。在悬挂芯光纤纤芯倏逝场的激发下,指示剂分子产生荧光,所产生的荧光被耦合到纤芯内部并在出射端被检测。文中利用光纤内部的荧光猝灭反应实验确定了亚硝酸盐溶液的浓度。结果显示:微流可在短时间通过光纤,传感器能以较快的速度检测溶液浓度。另外,当亚硝酸盐溶液的浓度为0.1~2.6mmol/L时,荧光猝灭程度与溶液浓度呈较好的线性关系,结果证明了该集成式光纤内微流控传感器方案用于微量荧光检测的可行性。     

基于噪声分析的波长表面等离子体共振分析仪的数据处理

波长SPR（表面等离子体共振）分析仪的分辨率主要取决于仪器的灵敏度和噪声水平决定的波长分辨率两部分,但高波长分辨率的光谱仪往往以牺牲波长探测范围为代价。因此,为了在保证波长SPR分析仪的动态范围的同时,提高其分辨率,降低波长SPR分析仪噪声的影响,分析了分析仪的噪声来源：与光强有关的光源本身产生的噪声和入射光光子噪声;与光强无关的信号后处理电路、温度等引起的噪声两部分噪声对SPR分析仪探测力的影响。以波长SPR分析仪的信噪比为目标,对波长SPR的数据处理进行了优化。其优化结果：最佳的处理曲线部分为SPR信号最强波长所对应的反射系数R1与信噪比最大波长所对应的反射系数R2之间前半部分的SPR曲线。基于这段最佳的处理曲线,提出了一种部分质心法的数据处理算法。实验结果表明,经优化后波长SPR分析仪,其分辨率提高了将近10倍,动态范围扩大了2倍,采用此种算法测得的折射率在1.3325-1.3600甘油溶液的线性相关系数大于0.99,说明此种算法对测试结果的线性度不会产生不利的影响。     

GGBP蛋白修饰的表面等离子共振微创血糖检测仪

根据基于微流控芯片的组织液透皮抽取系统设计了一种小型化微创人体血糖检测仪器.该仪器基于微创的方法,利用真空负压抽取人体组织液,并采用表面等离子共振(SPR)技术,通过检测皮肤真皮层组织液中的葡萄糖浓度来预测血液中的葡萄糖浓度.通过绑定对葡萄糖具有特异性吸附的D-半乳糖/D-葡萄糖结合蛋白(D-GGBP),对SPR传感器表面进行预处理,实现对葡萄糖分子的特异性吸附.实验配制了不同浓度的葡萄糖溶液,检测并得出葡萄糖溶液浓度与折射率的关系曲线.应用课题组设计的微创血糖检测仪,实验测量了葡萄糖溶液浓度与组织液浓度,并与血糖仪测量得到的葡萄糖溶液浓度进行了比较.结果表明,使用GGBP修饰过的表面等离子共振传感器测量葡萄糖水溶液浓度的下限为0.625 mg/dL,当葡萄糖水溶液浓度在0.625～5 mg/dL时有较好的线性.通过测试实验验证了该仪器的可行性,显示了结合GGBP蛋白的SPR测量技术在微创血糖检测领域有良好应用前景.