表面等离子体共振海上溢油预警实验装置设计

为了实现对早期、小规模溢油检测及预警, 采用对外界介质折射率微小变化敏感的表面等离子体共振传感技术, 设计搭建了一套小型溢油检测实验装置, 创建了一个基于表面等离子体共振设计的GUI界面用于选取传感参量, 并通过C++编译了一套具有数据采集、存储、处理以及显示功能的软件用于数据处理以及提前预警, 进行了理论分析和实验验证, 取得了折射率为1.4451, 1.4774, 1.5299的原油样品的表面等离子体共振响应数据。结果表明, 实验数据与仿真结果相符, 该装置可用于海上溢油检测实验研究, 其软件设计满足预警需求。这一结果对海上溢油检测是有帮助的。     

基于光栅的表面等离子体共振传感器的原理及进展

基于光栅的表面等离子体共振(SPR)传感技术是近年来光纤传感领域的研究热点.论述了SPR传感器的工作原理、调制方式和光栅耦合式SPR传感器的理论.介绍了该领域的研究成果,包括利用光纤布拉格光栅(FBG)的空芯光纤SPR传感器、利用FBG或长周期光栅(LPG)的普通光纤SPR传感器、利用平面波导光栅的SPR传感器、利用金...     

基于光盘光栅的表面等离子体共振传感器

采用CD光盘光栅作为表面等离子体共振(SPR)传感器的耦合元件,通过检测共振角的变化对液体浓度进行传感测量。结果表明CD光栅耦合型SPR传感器对葡萄糖溶液的灵敏度可达3%(质量分数),理论分辨率为1%(质量分数)。通过模拟不同光栅周期、光栅槽形和待测介质折射率对共振曲线的影响,发现缩短光栅周期、使用正弦槽形的光栅作为耦合基底,都可以进一步提高这种传感器的灵敏度。     

集成表面等离子体共振传感芯片

集成表面等离子体共振传感芯片是表面等离子体共振传感技术和微电子集成制造技术结合的产物。介绍了表面等离子体的共振传感的原理和传统器件;重点介绍了集成表面等离子体传感芯片的发展背景、基本结构、制造工艺,并给出了其在金属传感层、整体结构、传感附着膜三个方面的优化方向;对其未来的发展前景进行了展望。     

表面等离子体共振传感器研究的新进展

表面等离子体共振传感器具有灵敏度高、免标记及检测快速等优点,在生命科学、药物开发、公共安全、环境污染检测等领域具有广阔的应用前景。高灵敏度、小型化、集成化、低成本、高可靠性是未来表面等离子共振传感器发展的主要方向。介绍了棱镜耦合复合结构表面等离子体共振传感器在提高灵敏度和分辨率方面的研究新进展,重点论述了光纤表面等离子体共振传感器的研究现状和发展趋势,并对高通量、多组分识别表面等离子体成像技术以及金属微纳结构(颗粒)局域表面等离子共振传感技术的应用前景进行了讨论。     

面向海上溢油的SPR原理折射率检测实验系统

为有效地预防、控制海上溢油事件对经济和海洋生态环境造成的严重影响,针对不易被早期发现的小面积溢油,结合表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）传感技术的实时性、灵敏度高、样品消耗少等特点,提出了一种新颖的小型海上溢油监测系统。具体而言,根据所采用的非扫描角度调制模式下的四层Kretschmann型棱镜耦合传感结构和原油样品折射率变化范围,通过MATLAB仿真确定传感装置中各元件最优参数和相对固定位置,得到理论检测灵敏度为6.09410-5 RIU。依仿真结果搭建实验装置,对蔗糖溶液和原油样品进行了实验分析。实验表明:蔗糖溶液检测灵敏度与理论仿真灵敏度同数量级,达到9.01710-5 RIU,证实实验装置有效,原油检测结果符合SPR响应趋势,验证了该系统方案的可行性。     

基于谐波分析的相位型表面等离子体共振传感器

提出了一种利用电光调制和谐波分析的相位型表面等离子体共振(SPR)传感器结构。和传统的相位型SPR传感系统相比,该系统结构采用一路光路并用软件实现相位提取和分析,简化了系统结构;P光、S光采用共光路的光路结构,可以有效抑制相位噪声;可以使用较低电压的调制电源。利用该系统对不同浓度酒精溶液进行了测量,取得了和理论预期相一致的结果。     

光纤表面等离子体共振光化学传感器的原理及进展

以光纤传输技术和表面等离子体共振(SPR)技术有机结合的光纤表面等离子体共振传感器,是实现微量生物和化学活性物质定量测定的重要技术之一.介绍了光纤SPR传感器的结构,工作原理和调制方式.在最新进展中,介绍了现在应用广泛的分布式光纤SPR化学传感器,以及倾斜光栅和光子晶体这两种结构比较新颖的光纤SPR化学传感器.最后给出光纤SPR传感器的发展方向.     

波长检测型表面等离子体共振传感器的实验研究

介绍了表面等离子体共振(SPR)传感器的工作原理,设计了一套基于波长检测型Kretschmann结构的SPR传感测试系统。通过固定入射光角度,以波长为变量,测定了10种不同浓度的乙醇水溶液折射率与共振波长之间的对应关系。实验结果表明,共振波长随着样品折射率的增大而逐渐向长波长方向偏移,且两者之间呈现良好的线性关系。通过对共振光谱的分析,实现对未知溶液折射率或者浓度的测定。整个传感器系统具有结构紧凑、操作简单、实时检测和测量准确等优点。     

表面等离子共振成像非标记微阵列芯片检测

采用表面化学修饰的镀金玻片作为芯片基质,结合微阵列点样分配技术,设计制作了1种非标记寡核苷酸检测芯片和1种非标记蛋白检测芯片,使用自行构建的表面等离子共振成像(SPRI)检测仪器,成功实现了对寡核苷酸靶标和抗体靶标的非标记、高通量检测分析,研究了核酸和蛋白分子的特异性相互作用,并使用微珠有效增强了芯片的检测信号.     

表面等离子体共振的二维相移探测

表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR) 在生物传感中有极大的应用价值,基于棱镜结构的共振角的相位传感比反射率传感具有更高的灵敏度。多通道实时相移探测是SPR 生物传感的研究热点和难点。本文提出了一种基于Kretschmann棱镜结构的衰减全反射(attenuated total reflection,ATR) 单光路的SPR相位检测系统。通过液晶可变延迟器(liquid crystal variable retarder,LCVR) 调控可激发表面等离子体激元(surface plasmon plaritons,SPPs) 的P-偏振光和作为参考光的S-偏振光的相位差,实现单光路干涉。通过可寻址的微镜阵列(micro-mirror array,MMA) 实现棱镜二维表面的定点相位 探测。该系统能够以接近单个MMA像素的空间分辨率(水平/垂直为7.64 μm或对角线为10.8 μm)探测相移信息,从而实现单光路、高精度、多通道的二维等离子共振相移探测,为原位生物传感器和突破衍射极限的相位成像提供新的实验思路。     

Performance of surface plasmon resonance imaging system based on angular modulation and intensity measurement

This paper presents a surface plasmon resonance (SPR) imaging system based on angular modulation (AM) and intensity measurement (IM) together to avoid the mechanical errors of the angle scanning device. The SPR resonant angle was found by angular scanning method and then the light intensity changes were collected at a fixed incident angle. Glycerol gradient solution (0%, 1%, 2%, 3% (weight percentage) glycerol dissolved in water) experiments were conducted, which indicate that the best fixed angle location is the middle of the linear range of SPR absorption peak and the central area signals are more uniform than those of the border areas. The sensitivity differences of different areas of SPR images are studied, and an optimized algorithm is developed.     

High-sensitivity photonic crystal fiber sensor based on surface plasmon resonance

In this paper, we propose a photonic crystal fiber (PCF) sensor based on the surface plasmonic resonance (SPR) effect for simultaneous temperature and refractive index (RI) measurement. The coupling characteristics and sensing performance of the sensor are analyzed using the full vector finite element method (FEM). The sensor provides two channels for independent measurement of RI and temperature. When operating independently, channel I supports y-polarized light with a sensitivity of up to 7 000 nm/RIU for detecting RI, while channel II supports x-polarized light with a sensitivity of up to 16 nm/°C for detecting temperature. Additionally, we investigate the influence of gold layer thickness on the sensing performance to optimize the sensor.     

Theoretical model of a fiber optic remote sensor based on surface plasmon resonance for temperature detection

This paper reports on a novel design of a remote sensor for temperature detection based on surface plasmon resonance and optical fiber technology. We theoretically analyze the performance of proposed sensor under different conditions related to its constituents, i.e., optical fiber, metallic layer, sensing region, and launched light. The effect of the related parameters such as numerical aperture, fiber length, core diameter, FWHM of the Gaussian input on sensor is analyzed along with its physical explanation. The numerical results presented in this paper leads to a significant optimization of the important design parameters to achieve a high temperature detection accuracy and sensitivity of a fiber optic remote sensor.     

光纤SPR传感器的信号检测及处理

光纤表面等离子体共振(SPR)传感器是目前应用在环境介质检测和生物大分子检测等方面的新型、高精度传感器。首先,以表面等离子体共振传感理论为基础,对系统检测结果进行数据处理,得出采用均值估计的线性模型。在不同时刻与相同环境介质下,检测某一溶液的十组光谱数据并进行均值估计,从而得到有效的共振波长。其次,利用小波分析方法进行信号处理,校正了噪声产生的漂移,对光谱信号压缩处理,以提高检测精度。再通过Matlab进行模拟仿真优化传感系统性能。并对不同折射率溶液如蒸馏水、酒精等进行检测,得到了良好的光谱响应曲线,证明了在检测范围内折射率和共振波长之间具有良好的线性关系。     

嵌入式纳米金阵列的表面等离子共振传感特性研究

基于本征值方程及时域有限差分(FDTD)算法,研究了嵌入二氧化硅衬底的菱形纳米金阵列表面等离子共振传感特性,推导出共振模式随嵌入深度变化的关系式.计算结果与数值模拟一致,验证了金纳米颗粒阵列上下介质的不对称性可以等效为单层介质光栅.理论分析了透射谱中产生多个共振峰的物理机制与影响因素,进一步探讨了透射谱与嵌入深度、长短轴比例、周期尺寸等参数的关系,分析了阵列结构的传感性能特点,为制作多波段工作的表面等离子体共振(SPR)传感器基底提供了理论依据.     

基于表面等离子体共振的光子晶体光纤癌胚抗原浓度传感器

为了提高生物参量检测的灵敏度和避免电磁干扰,提出一种基于表面等离子共振的光子晶体光纤传感器应用于癌胚抗原(CEA)溶液的检测.该传感器采用不同直径空气孔进行三层排列的结构,将金薄膜作为金属层镀在纤芯表面,并在金薄膜和待测CEA溶液间增加一层基于核酸适配子的特异性适配层,采用全矢量有限元法对该传感器进行数值模拟与仿真.仿...     

A surface plasmon resonance sensor based on a multi-core photonic crystal fiber

A surface plasmon resonance(SPR) sensor based on a multi-core photonic crystal fiber(PCF) is presented in this paper.There is only one analyte channel positioned in the center of the PCF cross section,rather than several closely arranged analyte channels around the central core.So the design of this sensor not only reduces the consumption of gold and samples,but also effectively avoids the interference between neighboring analyte channels.Optical field distributions of this fiber at different wavelengths and the sensing properties of this sensor are theoretically analyzed and discussed using finite element method(FEM).Simulation results confirm that both the thickness of metallic layer and the fiber structural parameters have significant effect on sensing performance.The amplitude sensitivity of the sensor is found to be 1.74×10-5RIU,and the spectral sensitivity is 3300 nm/RIU,corresponding to a resolution of 3.03×10-5 RIU.Finally,in order to achieve PCF-SPR sensing characteristics,an experiment design scheme based on spectroscopic detection method is proposed.