本文關(guān)鍵詞：基于表面等離子體共振技術(shù)的傳感器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文的主要工作是研究基于表面等離子共振技術(shù)(Surface Plasmon Resonance,SPR)的傳感器,SPR傳感器的主要原理是表面等離子波對(duì)界面處介質(zhì)成分折射率的微小變化非常敏感,具有測(cè)量精度高、測(cè)量速度快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),目前已廣泛應(yīng)用于在生物醫(yī)學(xué)、機(jī)械、化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等諸多領(lǐng)域。由于工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展和需求的不斷提高,對(duì)于SPR傳感器的要求也越來越高,本課題組的目標(biāo)是對(duì)SPR傳感器的性能進(jìn)一步提高。制約SPR傳感器發(fā)展的主要有理論研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)際應(yīng)用等方面,本文從上述幾個(gè)方面進(jìn)行了研究分析。通過對(duì)理論分析說明了表面等離子波產(chǎn)生和激發(fā)表面等離子共振的條件,通過對(duì)比不同的激發(fā)方式不同信號(hào)調(diào)制技術(shù),表明相位調(diào)制SPR傳感器靈敏度最高,但是需要解決的問題也最多。然后通過軟件對(duì)“棱鏡層-金屬膜層-被測(cè)介質(zhì)層”的SPR傳感器結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化分析計(jì)算,確定本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。最終設(shè)計(jì)了一種基于表面等離子體共振和相位檢測(cè)的氣體折射率實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng),該系統(tǒng)采用雙頻激光外差干涉光路和具有角漂移自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振傳感器。理論分析表明測(cè)量光信號(hào)的P、S分量的相位差相對(duì)于參考光信號(hào)的變化與空氣折射率近似呈線性關(guān)系,并由此得到測(cè)量公式,傳感器的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)將角漂移引起的誤差降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)并大幅提高了測(cè)量靈敏度。本文用該系統(tǒng)完成空氣折射率的檢測(cè)和二氧化碳?xì)怏w折射率的檢測(cè),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明與相應(yīng)標(biāo)定公式表明,氣體折射率的測(cè)量精度達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。同時(shí)設(shè)計(jì)并搭建了基于雙頻激光外差干涉光路的液體折射率測(cè)量系統(tǒng),通過甘油溶液折射率測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明其與理論分析結(jié)果一致,且與其他方法的結(jié)果吻合。所涉及測(cè)量系統(tǒng)的精度能夠滿足目前相應(yīng)的領(lǐng)域,具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：表面等離子體共振(SPR) 傳感器 激光干涉測(cè)量 相位測(cè)量 氣體折射率 液體折射率
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 研究的目的和意義10-11
• 1.2 傳感器簡(jiǎn)介11-13
• 1.3 激光干涉測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介13-18
• 1.4 SPR傳感技術(shù)簡(jiǎn)介18
• 1.5 SPR傳感器技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展現(xiàn)狀18-23
• 1.5.1 SPR傳感器技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀19-22
• 1.5.2 SPR傳感器技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀22-23
• 1.6 SPR技術(shù)發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢(shì)23-25
• 1.7 論文的主要內(nèi)容25-26
• 第2章 SPR技術(shù)的基本理論分析26-41
• 2.1 SPR基本原理26-34
• 2.1.1 光的色散26-30
• 2.1.2 光激發(fā)SPR原理30-34
• 2.2 常見SPR激發(fā)結(jié)構(gòu)34-37
• 2.2.1 棱鏡型SPR傳感器34
• 2.2.2 光纖型SPR傳感器34-35
• 2.2.3 波導(dǎo)型SPR傳感器35-36
• 2.2.4 光柵型SPR傳感器36-37
• 2.3 SPR的信號(hào)檢測(cè)方法37-39
• 2.3.1 角度調(diào)制型38
• 2.3.2 波長(zhǎng)調(diào)制型38-39
• 2.3.3 強(qiáng)度調(diào)制型39
• 2.3.4 相位調(diào)制型39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第3章 建模與優(yōu)化分析41-55
• 3.1 傳感器理論模型41-44
• 3.2 光源的優(yōu)化選擇44-46
• 3.3 棱鏡材料優(yōu)化選擇46-47
• 3.4 金屬膜材料與厚度優(yōu)化選擇47-50
• 3.4.1 不同金屬材料分析47-50
• 3.4.2 金屬膜厚度優(yōu)化50
• 3.5 共振角分析50-51
• 3.6 本論文使用傳感器結(jié)構(gòu)分析51-53
• 3.7 相位響應(yīng)度53-54
• 3.8 本章小結(jié)54-55
• 第4章 SPR傳感器的實(shí)驗(yàn)研究55-80
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建55-61
• 4.1.1 真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)55-58
• 4.1.2 光路系統(tǒng)設(shè)計(jì)58-61
• 4.2 空氣折射率測(cè)量61-68
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)過程62-63
• 4.2.2 標(biāo)定公式63-66
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與精度分析66-68
• 4.3 二氧化碳?xì)怏w折射率測(cè)量68-72
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)過程68-69
• 4.3.2 理論標(biāo)定公式69-71
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與精度分析71-72
• 4.4 液體折射率測(cè)量實(shí)驗(yàn)72-79
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備73
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)光路系統(tǒng)73-76
• 4.4.3 系統(tǒng)誤差76-77
• 4.4.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與精度分析77-79
• 4.5 本章小結(jié)79-80
• 第5章 結(jié)論與展望80-83
• 5.1 研究工作總結(jié)80-81
• 5.2 本論文創(chuàng)新點(diǎn)81
• 5.3 研究工作展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單89-90
• 致謝90

【參考文獻(xiàn)】

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6 陳強(qiáng)華;羅會(huì)甫;王素梅;王鋒;陳新華;;基于表面等離子體共振和雙頻激光干涉相位測(cè)量的空氣折射率測(cè)量[J];中國激光;2013年01期

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3 宓云

本文編號(hào)：323816