【摘要】：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,環(huán)境問題日益突出。大氣污染是環(huán)境污染的一個(gè)重要方面。當(dāng)大氣中的某些痕量氣體(如:二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等)含量很高時(shí),就會對人體造成很大的傷害。因此,對大氣中痕量毒害氣體的監(jiān)測顯得尤為重要。如何實(shí)現(xiàn)對大氣中痕量氣體的檢測是目前科學(xué)研究的一個(gè)重要方向。表面等離子體共振是一種倏逝場光學(xué)現(xiàn)象,它通過測量金屬層表面物質(zhì)折射率的變化來研究待測物質(zhì)的濃度變化,在最近的幾十年里,表面等離子體共振技術(shù)因其具有實(shí)時(shí)監(jiān)測、高靈敏度、高精度以及高檢測限的優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療診斷、食品安全和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。本文基于表面等離子體共振原理,利用衰減全反射光激發(fā)方法,設(shè)計(jì)了一套基于棱鏡耦合的多層膜結(jié)構(gòu)。利用轉(zhuǎn)移矩陣分析方法,通過計(jì)算多層膜結(jié)構(gòu)的Fresnel方程,理論計(jì)算出反射光譜隨待測物濃度的變化關(guān)系,并基于此結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了該膜層的加工,利用該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作。本文主要內(nèi)容如下:(1)設(shè)計(jì)了一套基于表面等離子體模和平面介質(zhì)波導(dǎo)模耦合的多層膜結(jié)構(gòu),該多層膜結(jié)構(gòu)主要由prism/Ag/SiO2/ZrO2/傳感層構(gòu)成,采用的是Kretschmann棱鏡耦合方式。(2)為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)檢測能力,我們對不同濃度的食鹽溶液進(jìn)行了理論模擬,并基于此多層膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在誤差允許的范圍內(nèi),實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論結(jié)果取得了較好的相關(guān)性,并且在食鹽的溶解度范圍內(nèi),共振角和食鹽濃度之間具有很好的線性關(guān)系,線性相關(guān)系數(shù)R2可達(dá)到0.9988.(3)理論計(jì)算了此結(jié)構(gòu)對氣體SO2的探測能力。
【圖文】：

［Ｍｉｌ邋Ｍ＼２逡逑Ｍ＝邐（３．６）逡逑Ｍ２＼邋Ｍ２２逡逑ＴＭ偏振光下的振幅反射系數(shù)為逡逑ｒ邋＿邋（－＾ｉ邋］邋＋邋－＾１２？．Ｖ邋）？１邋￣邋（＾２１邋＋邋＾２２＾Ｎ邋）邐（３邋７）逡逑？邋＂邋（Ｍｎ邋＋ＭＸ２ｑＮ）ｑｘ邋＋（Ｍ２ｌ＋Ｍ２２ｑＮ）逡逑光強(qiáng)反射系數(shù)為逡逑Ｒ，＝Ｖｔｍ＼２邐（３．８）逡逑通過Ｍａｔｌａｂ編寫程序從先前的公式中計(jì)算出在單色光源，角度掃描，基于衰減全逡逑反射方法的Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ棱鏡z1合結(jié)構(gòu)的光強(qiáng)隨入射角變化的反射光譜（方程式３．８）。逡逑３．２理論模型結(jié)構(gòu)逡逑１邋￡■邐Ｃ邐Ｃ邐‘邐ｋ邐ｂ邐ｂ邐Ｌ邐ｋ邐ｋ邐：逡逑

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文＝邋１．３３３１時(shí)的反射光反射率曲線。當(dāng)Ａｎ邋＝邋０．０００１ＲＩＵ，Ｉ增加了邋０．５８４５，故Ａｌ４５ＲＨＴ１。傳統(tǒng)的由棱鏡／Ａｕ（５０ｎｍ）構(gòu)成的ＳＰＲ傳感器，由于反射率曲線平緩的吸收峰，在反射光譜中，當(dāng)水的折射率增加Ａｎ＝邋１．０邋ｘｌ（Ｔ２時(shí)，，Ａｌ０．３５，由此可以計(jì)算得到傳統(tǒng)ＳＰＲ傳感器的Ａｌｍａｘ／Ａｎ為３５ＲＩＬＴ１’，遠(yuǎn)計(jì)的優(yōu)化模型的靈敏度。這個(gè)結(jié)果定性表明在優(yōu)化結(jié)構(gòu)中，反射光譜中由線型的存在，使得其品質(zhì)因子是傳統(tǒng)ＳＰＲ傳感器的１６７倍。逡逑１邐Ｅ邋＾邋［邋［邋［邋［逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X51

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2691509