基于银膜-石墨烯复合膜对称结构的SPR传感器研究

针对棱镜激励银膜SPR传感器灵敏度虽然较金膜结构高,但易被氧化、稳定性较差的缺点,提出一种棱镜耦合激励银膜－石墨烯－介质－石墨烯－银膜复合膜对称结构的SPR传感器,增加石墨烯膜层,解决银膜SPR传感器易氧化导致稳定性下降问题,采用角度调制的方法对SPR传感结构进行了性能参数分析,研究了金属材质、石墨烯以及检测介质的厚度对传感性能的影响。结果表明,银膜相比金膜,具有更好的共振效果,灵敏度较高,通过调节检测介质的厚度,可以改变角度的调节范围,实现了传感器的可调性,对称传感结构可以产生双共振峰SPR曲线,为分布式传感提供了可供参考的依据,石墨烯优化并提高了传感器的稳定性和检测灵敏度。     

基于SPR的光纤传感器的研究与实验

基于表面等离子体共振（SPR）的光纤传感器不仅具有SPR高灵敏性的特点,还发挥了光纤本身的诸多优点,具有广泛地研究和应用价值。在分析了光纤SPR原理的基础上,设计并实现了光纤SPR传感器,给出了系统结构模型。通过对不同质量分数的甘油溶液进行测试,获得了SPR光谱共振波长等随待测环境介质折射率变化的有效信息,证实了使用这种传感器进行环境介质检测的可行性。     

SPR传感芯片的理论与实验研究

针对光纤SPR(表面等离子体共振)传感器制作工艺复杂的问题,提出了一种光纤先固定后部分镀膜的SPR传感芯片的制作方法.依据电磁场和射线理论,分析并讨论了此种波长调制部分镀膜SPR传感芯片的工作原理,采用MEMS制作工艺对探测光纤进行封装固定以后,再对光纤进行部分镀膜,其结构简单,工艺性好,易于实现批量化.最后,搭建了一套基、于波长检测的光纤SPR测试系统对其进行测试.实验结果表明:在折射率范围为1.33～1.36时,共振波长同折射率具有良好的线性关系,光谱仪分辨率为0.1 m时,其分辨率可达到3×10-5折射率单位.     

表面等离子体共振传感检测方法研究

为了找到表面等离子体共振(SPR)检测物体的最佳方法,基于SPR,通过Matlab进行了一系列仿真。对检测物质的可行性进行了讨论,得出SPR能在一定范围内检测物质。对影响SPR现象的因素进行了仿真,得出达到最佳共振效果的参数值。分别对角度调制和波长调制方法进行仿真比较,分析了二者检测不同折射率样品的可行性和特点,选择出了较佳的检测方法。结果得出:达到最佳共振效果的参数值是金膜厚度为45 nm,入射光波长为632.8 nm,棱镜折射率根据实验条件和样品综合选定。角度和波长调制均能较好地检测不同折射率的样品,角度调制检测分辨率低于波长调制。     

光纤表面等离体激元共振传感器中光传播特性的理论分析

光纤表面等离体激元共振传感器是一种易于小型化的SPR传感器,常用于开发便携式传感检测设备,也可用于远距离实时在线检测.在本研究中,采用特制光纤作为导光介质来制作一种新的光纤SPR传感器.由于光纤中光传播相当复杂.仅凭过往经验来设计传感器将不能保证其检测精度.因此,针对本研究中光纤的特点,建立了光纤中光传播模型,并结合菲涅耳公式推导出该类光纤SPR传感器中光总反射系数与光波长的关系,最终绘制出理论SPR曲线并计算出共振波长.研究结果为该类光纤SPR传感器的设计及光谱分析提供了重要理论依据.     

SPR生物传感器温度特性的理论研究

表面等离子体共振(SPR)生物传感器在生物大分子检测时具有非常高的理论分析精度,但在实际应用过程中传感响应特性容易受到环境温度的影响.在小型化SPR传感器中由于缺乏温度控制模块,这种情况尤为明显.利用理论模型分析研究了环境温度变化对传感系统中光源、棱镜、金属薄膜和待测溶液等不同介质、光学检测器等的物理特性的影响以及由此...     

基于LabVIEW搭建光纤SPR虚拟仿真设计平台

光纤表面等离子体共振(Surface plasmon resonance,SPR)传感器是一种将光纤纤芯作为激发SPR效应基体的新型传感器.本篇论文基于LabVIEW搭建虚拟仿真设计平台,依照材料参数与组件结构做理论计算,可即时改变尺寸及材料参数,了解SPR组件参数对感测效果的影响,找到最佳参数.以PMMA塑料光纤虚拟仿真结果显示,镀银薄膜40nm于光纤研磨表面上,能够制造出一个较佳的光纤SPR传感器;最后,以不同折射率的待测物进行仿真计算,得到共振波长与折射率关系.     

基于波矢可调谐对称结构的条波导型SPR传感系统研究

针对目前波导型SPR传感器波矢匹配条件受限及较难与光纤实现固化对接进而实现在线传感的缺点,研究由条波导激励对称结构的SPR传感系统。通过对由金属——介质——金属构成的对称结构进行模式分析,研究可在该结构内激发SPW的可能性及其波矢可调谐机制。实验制备单模条波导并激励对称传感结构,对比了条波导激励传统结构与对称结构的检测折射率范围,研究了对称结构中金属材质,金属膜厚及介质厚度对测量结果的影响,给出了折射率测量的结果,实验证明,采用对称结构实现传感,可通过镀金属膜的厚度来改善传感特性,调节两金属膜之间介质的厚度可以实现波矢匹配的调节,进而使得被测范围具有一定的可调性,具有较好的线性。     

小型SPR生物传感器的研制

表面等离子体谐振(SPR)生化传感器相比传统的生化分析方法具有诸多优点,而小型化则是其发展趋势之一。研制了一款小型便携式M in iSPR-2005型SPR生物传感器,实验结果表明:仪器具有较好的性能,其检测灵敏度达5.4×10-5R IU(折射率单位)。最后,讨论了仪器存在的主要问题。     

LiNbO3棱镜耦合双金属薄膜表面等离子共振传感器

高折射率铌酸锂(LiNbO3)(2.202)为棱镜耦合激发的角度调制型表面等离子共振传感器,利用反射率公式优化单层银膜、金膜和双层银/金膜传感器薄膜的厚度,分别计算了优化厚度的传感器在检测样品折射率为1.330时的共振角、灵敏度、峰值半宽度(FWHM)和品质因数(FOM),理论计算表明:双层金属薄膜,随着金膜厚度的增加,传感器灵敏度增加,但峰值半宽度增加,品质因数下降.综合考虑,选择银/金(41/5)优化组合,传感器品质因数为优化的单层金膜(47 nm)传感器品质因数的2倍以上,另外,与常用的BK7玻璃棱镜耦合相比,LiNbO3棱镜耦合具有较大的样品动态检测范围.优化厚度的传感器实验检测糖水浓度表明:糖水浓度与共振角为线性比例关系.