微结构光纤表面等离子体共振传感器研究

采用有限元法模拟微结构光纤表面等离子体共振传感器.计算其共振波长和强度,为证实表面等离子体共振的产生,对比不同位置处传导模的分布.环形大孔中液体样品的折射率提高后,共振波长向长波移动,且共振峰值强度增大.该微结构光纤表面等离子体传感器对折射率变化的灵敏度达到10-4.     

基于表面等离子共振的全自动浓度检测系统

研制了以SpreetaTM传感器为核心,结合液体处理系统、信号检测与控制器、计算机分析处理软件等模块的小型表面等离子共振（SPR）检测系统.运用该系统,通过在传感器表面偶联牛血清蛋白（BSA）,采用直接检测法测量了不同浓度的BSA抗体溶液,得到了BSA抗体溶液的SPR传感图,建立了BSA抗体的浓度标准曲线.在传感器表面固定雌二醇（E2）,采用间接检测法测量了不同浓度的E2溶液,根据E2溶液SPR响应信号的变化量,建立了E2的浓度标准曲线.实验中系统的分辨率为10-5折射率单位（RIU）.对于实际的待测样品,只要测得其SPR信号的变化量,结合标准曲线就能够得出样品的浓度.     

氧化锌纳米梭酒精敏感性能的研究

针对水热合成工艺的低成本、无污染的特点,以硝酸锌、六亚甲基四胺和氨水为水热反应体系,研究了新颖形貌的氧化锌纳米梭的制备方法,同时对氧化锌纳米梭的形成过程进行了分析.并将氧化锌纳米梭制成旁热式气敏传感器并利用以Labview系统为核心的气敏数据采集系统对其进行酒精敏感性能测试,测试结果表明氧化锌纳米梭气敏传感器的最优工作温度在380℃左右;在此温度下对同一浓度的4种不同气体测试表明,对乙醇气体的灵敏度高于其他气体;对质量分数为5×10-6的乙醇有40%的灵敏度响应,随气体浓度的增加灵敏度也随之升高,对质量分数为100×10-6的乙醇气体可达85%.     

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％。     

量子点- 表面等离子波导耦合系统中的双带单向无反射现象

研究了由两个V型三能级量子点与表面等离子波导耦合构成的非厄米量子系统中的单向无反射现象.研究表明,通过适当地调节两个量子点的共振波长和量子点与等离子波导之间的耦合强度,在系统的异常点处可获得双带单向无反射,且其双带单向低反射可在较宽的波长范围内实现.     

基于空心光纤多模干涉的折射率传感器研究

基于空心光纤(HF)多模干涉原理提出一种新颖光纤折射率传感器,实现了对环境溶液折射率的测量。这种光纤折射率传感器不仅制作简单、成本低廉,而且为波长编码、抗干扰性好。实验表明,这种光纤折射率传感器其有效传感范围为1.333～1.450,并且当溶液折射率小于1.40时,特征波长与折射率近似呈线性关系,灵敏度为88.07 nm。针对相同折射率不同溶质的溶液,传感器出射光谱能量差异表明,该结构的光纤传感器在物质检测方面有着潜在的应用。     

石墨烯增敏的光纤表面等离子共振传感器优化设计

基于多层膜矩阵理论,系统研究了包层半径、镀层厚度、石墨烯层数和外界环境折射率多个结构设计参数对光纤表面等离子共振光谱特性的影响机制。模拟结果证明:石墨烯层确实能增强折射率传感灵敏度,且置于多模光纤和金膜之间效果更好;随着石墨烯层数的增加,共振波长右移;在其它相关参数限定后,光纤包层半径越小,折射率传感灵敏度越高;随着金膜厚度增大,共振波长增大,透射光强反而减小;外界环境折射率增大,共振谱中心波长线性右漂,光强增强。     

基于FDTD的三角形银纳米颗粒阵列等离子共振吸收特性的模拟

利用时域有限差分法,数值模拟了银纳米三角阵列的等离子共振吸收特性,仿真计算了银纳米颗粒尺寸大小对阵列等离子体共振的影响.数值计算结果表明,三角形银纳米颗粒阵列的等离子共振吸收峰随颗粒尺寸的增大而红移,可通过改变颗粒大小调节共振吸收波长数值以用于不同的应用研究.基于FDTD理论模拟的计算结果与实验规律基本相符,并较好地阐释了银纳米三角有序阵列表面等离子共振吸收峰的频移与其纳米粒子长径比之间的一些依赖关系,此结论将有利于纳米光传感器应用的进一步探索研究.     

聚乙烯醇分散对LiFePO_4薄膜气敏性的影响

为了优化LiFePO_4薄膜制备条件,提高LiFePO_4薄膜气敏元件的灵敏度,用水热法合成LiFePO_4并把它分散在聚乙烯醇(PVA)当中.利用旋转-甩涂法将LiFePO_4-PVA分散溶液涂抹于锡掺杂玻璃光波导表面,研制出LiFePO_4薄膜/锡掺杂玻璃光波导敏感元件;利用平面光波导检测系统对其气敏性进行研究.研究结果表明,分散剂质量分数为2%,超声波振荡时间为2 h,分散温度为25℃时,所制备出的敏感元件对二甲苯等苯类气体显出良好的气敏特性,其对二甲苯体积分数的检测范围为1×10~(-8)~1×10~(-3),分散之后,敏感元件对二甲苯等气体的检测灵敏度有所提高.     

基于TDLAS-WMS的高灵敏度电子鼻传感器设计

为了对痕量有害气体(甲烷为例)进行非接触式检测,本文基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)相结合的检测技术,采用中心波长为7.5μm的量子级联激光器(QCL),设计并研制出高灵敏度电子鼻传感器系统.在室温条件下,通过调节QCL注入电流,使其发光光谱扫过甲烷(CH4)气体吸收谱线.同时采用紧凑型herriott气室(长度为40 cm,容积为800 m L),使得系统总光程达到16 m.利用该传感器系统,对不同浓度的CH4进行测量,结果显示,测量相对误差小于7%,检测下限为1×10~(-9).同时,研究人员可以通过更换其他激射波长的QCL,实现对其它有害气体的检测.