用于氨氮检测的三维微纳氨气传感芯片及系统研究

该文设计并制备了一种多层微结构的安培型氨气三维微纳传感芯片,并构建了以此微传感芯片为敏感单元的氨氮检测系统,探索了使用安培型氨气微传感器检测氨氮的方法。该微传感芯片采用微纳加工工艺制备,使用聚合物键合工艺在较低温度下实现了微传感器多层结构的封装。使用纳米铱作为传感器的敏感材料,其具有良好的电催化氧化能力,可使传感器具有较高的灵敏度。对Ag/AgCl微参比电极的稳定性进行了考察。使用自行设计的氨氮检测系统对氨氮样品进行检测,对微传感器的时间响应特性、浓度响应特性、重复性及选择性进行了测试和分析。实验结果表明,在0.5~10 mg/L的测试范围内,检测电流与氨氮浓度保持良好的线性,灵敏度为1.62 A/(mg/L),线性相关系数为0.995,重复性偏差为5.73%。同时,传感器显示出良好的选择性。     

用于氨氮检测的无透气膜安培型氨气微传感器及系统

设计并制备了一种无透气膜的安培型氨气微传感器,并构建了氨氮检测系统,该系统实现了将溶液中的氨氮转化为氨气,并应用所设计的微传感器检测气态氨氮．采用MEMS工艺制备组成该微传感器的微电极芯片,氨敏感材料选用铂黑,通过电化学方法修饰于微电极表面．在微电极芯片的SU-8微池中滴入微量LiCl溶液,形成可使氨气迅速扩散到电极表面的薄层电解液．使用自行设计的氨氮检测系统对不同浓度氨氮样品进行检测,对微传感器的时间响应特性、线性度、灵敏度及重复性进行了测试和分析．微传感器的线性范围为0．2mg／L～4mg／L,线性相关系数为0．9847,检测下限为0．2mg／L,达到90％响应信号所需的时间在3min以内．结果表明,使用安培型氨气微传感器检测氨氮的方法是可行的．     

基于微型氨气敏感单元的氨氮检测系统研究

设计并制备了一种具有微池薄液层结构的安培型氨气微传感器,并以此微传感器构建了氨氮检测系统,探索了使用安培型氨气微传感器检测氨氮的方法.该微传感器为采用MEMS工艺制备的微电极芯片.在微传感器的设计中,将传统的薄层电解液与腔体两结构融为一体,省去了腔体结构,有效减小了体积.氨敏感材料选用铂黑,通过电化学方法修饰于微电极表面.薄层电解液选用保湿性较好的LiCl溶液.使用自行设计的氨氮检测系统对不同浓度氨氮样品进行检测,线性范围0.4～5(mg/L),线性相关系数0.992,检测下限0.2(mg/L),达到90％响应信号所需的时间在2min以内.结果表明,使用安培型氨气微传感器检测氨氮的方法是可行的.微池薄液层的设计使传感器结构简单、便于加工,同时使氨气可以迅速扩散到电极表面,保证了传感器的响应速度.     

用于水质检测的微传感器及微系统

着重介绍了用于水质检测的电化学、声学、光学三种类型微传感器以及微分析系统、微传感片上系统两类微系统的基本原理、特点和研究进展;比较了不同类型微传感器的性能差异;讨论了目前水质检测微传感器及微系统在研究中存在的主要问题及解决方法,并对其未来的发展前景进行了展望。     

基于自组装分子印迹膜的胆固醇电化学传感器

基于自组装技术在丝网印金电极表面制备分子印迹膜,研制胆固醇电化学仿生传感器.采用循环伏安分析法对电极修饰过程的电化学特性进行表征,采用计时电流法对胆固醇传感器的浓度响应特性进行检测.将传感器对0～700 nM不同浓度胆固醇进行检测,线性范围为100～700 nM,灵敏度为-2.4 nA/nM.     

基于分子印迹聚合膜的胆固醇丝网印刷生物传感芯片

该文基于自组装技术在丝网印刷金电极表面制备分子印迹膜,研制胆固醇电化学仿生生物传感芯片。利用扫描电镜(SEM)对平面裸金电极、厚膜裸金电极及其修饰电极进行了形貌的分析比较,采用循环伏安分析法对电极修饰过程的电化学特性进行表征,采用计时电流法对胆固醇生物传感芯片的浓度响应特性进行检测。结果表明, 基于丝网印刷工艺的厚膜电极不仅能满足自组装分子印迹仿生膜的修饰,而且电极表面具有明显的纳米放大效应。传感器对0~700 nM不同浓度胆固醇进行检测,线性范围50 nM~700 nM,灵敏度达到-4.94 A/[lg(nM)],线性相关系数为0.994。该胆固醇传感芯片具有较高的准确性,检测准确度达到了99.56%。     

基于可调谐激光器的光纤光栅高速解调的时延误差补偿方法

基于可调谐激光器的光纤光栅(fiber Bragg grating, FBG)解调仪用于FBG传感器的远距离、高速测量时,光传输时延会导致显著的波长解调误差。本文设计了一种补偿光传输时延导致的FBG解调误差的方法,可调谐激光器在工作光频率范围内进行高线性度的正向、反向扫描,利用正向、反向扫描过程中的光电探测信号的FBG反射峰差异,对光传输时延导致的波长解调误差进行补偿。试验结果表明,在50 kHz解调频率和100 m连接光纤长度条件下,将光传输时延导致的波长解调误差由2 nm降低到小于10pm。