表面等離子激元是一種由金屬表面自由電子的集體振蕩而引起的表面電磁波,利用其局域增強(qiáng)效應(yīng)、光傳輸被限制在小于波長(zhǎng)的空間范圍內(nèi)等特征可以突破傳統(tǒng)衍射極限,實(shí)現(xiàn)光的近場(chǎng)局域增強(qiáng)和納米尺寸下的電磁場(chǎng)調(diào)諧,成為微納加工和集成光學(xué)領(lǐng)域重要的前沿技術(shù)。隨著微納制造技術(shù)的不斷提高,基于表面等離子激元理論的金屬表面光學(xué)檢測(cè)、計(jì)量和調(diào)控技術(shù)迅速向其他領(lǐng)域交叉滲透,被廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)、納米光子學(xué)和光電子學(xué)等諸多領(lǐng)域。表面等離子激元共振傳感技術(shù)具有靈敏度高、分辨率高、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、樣品無需純化和標(biāo)記等優(yōu)點(diǎn),適用于抗體選擇、疾病防控、藥物發(fā)明等生化測(cè)試和分析領(lǐng)域,近年來隨著表面等離子激元及微納領(lǐng)域理論和技術(shù)的發(fā)展,正在成為最具發(fā)展前景的生化傳感技術(shù)之一。本論文主要圍繞微納機(jī)制表面等離子激元傳感技術(shù)及其在生化傳感領(lǐng)域的應(yīng)用展開研究。以表面等離子激元理論作為基礎(chǔ),通過對(duì)微納結(jié)構(gòu)表面等離子激元傳感模型的理論分析和仿真模擬,設(shè)計(jì)并制作了多種用于不同生物分子檢測(cè)的微納機(jī)制表面等離子激元傳感元件。為提高微納結(jié)構(gòu)表面等離子激元傳感器件生化測(cè)試技術(shù)的靈敏度和穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),研究了微納金屬傳感層的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)及組裝方式對(duì)傳感... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１棱鏡式ＳＰＲ傳感技術(shù)（３）〇？０結(jié)構(gòu)和（１３）１＜如５（：１１１１１３１１１１結(jié)構(gòu)的衰減全反射示意圖??Ｆｉｇ．?１．１?（ａ）?Ｏｔｔｏ?ａｎｄ?（ｂ）?Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａｎ?ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ?ｔｏｔａｌ?ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ｓｅｔｕｐ??

（１）棱鏡式ＳＰＲ傳感技術(shù)??棱鏡式ＳＰＲ檢測(cè)技術(shù)采用傳播型棱鏡耦合模式，通常使用Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ和Ｏｔｔｏ兩??種結(jié)構(gòu)進(jìn)行光耦合，其結(jié)構(gòu)如圖１．１所示。Ｏｔｔｏ模型在棱鏡和金屬膜之間存在波長(zhǎng)數(shù)量??級(jí)的空氣間隙，當(dāng)表面等離子體波與入射光波相匹配時(shí)，表面等離子波在空氣與金屬界??面?zhèn)鞑�；這種結(jié)構(gòu)的空氣層厚度很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制，因此其ＳＰＲ信號(hào)的穩(wěn)定性較差，實(shí)??現(xiàn)難度較高。而Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ結(jié)構(gòu)不需要空氣層的存在，表面等離子波可以在金屬與介??質(zhì)界面?zhèn)鞑ィ岣吡?ＳＰＲ信號(hào)的穩(wěn)定性，迄今為止仍然是應(yīng)用最為普遍的棱鏡式ＳＰＲ??傳感耦合方法。??＃－［｝?＞??ＢＪ￣￣－？－ｉ??Ｉｌｓ?ｄ??ｆ??ＰＳＦ?Ｍａｓｓ＊?ＳＰＲ??Ｉｎ?Ｍ?Ｍ?ＰＭ??＾?ｇｐ，／ＬＢ?ｇｉ?Ｔ：ｐ．．??ＰＭ?Ｇ＊？?ＢＳ?＾??ＭＭ??圖１．２角度調(diào)制棱鏡式ＳＰＲ傳感系統(tǒng)Ｍ??Ｆｉｇ．?１．２?Ａｎｇｌｅ?ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅｄ?ｐｒｉｓｍ－ｂａｓｅｄ?ＳＰＲ?ｓｅｎｓｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ｜３６ｌ??另外，根據(jù)檢測(cè)方法的不同，ＳＰＲ傳感技術(shù)的解調(diào)方式主要有角度調(diào)制、波長(zhǎng)調(diào)制、??強(qiáng)度調(diào)制和相位調(diào)制。目前，角度調(diào)制、波長(zhǎng)調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制的發(fā)展較

波長(zhǎng)調(diào)制ｉ４Ｍ７］ＳＰＲ傳感技術(shù)采用固定入射角度的寬帶光源，通過監(jiān)測(cè)反射光強(qiáng)隨入??射波長(zhǎng)的變化情況，獲取反射光強(qiáng)最小的波長(zhǎng)（共振波長(zhǎng)）；通過對(duì)不同介質(zhì)折射率下的??共振波長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)ＳＰＲ的波長(zhǎng)調(diào)制傳感。如圖１．３所示，是基于Ｋｔｅｔｓｃｈｍａｎｎ結(jié)??構(gòu)的波長(zhǎng)調(diào)制傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較角度調(diào)制法更為簡(jiǎn)單，測(cè)試的實(shí)時(shí)性更強(qiáng)、信號(hào)??更穩(wěn)定。因此，波長(zhǎng)調(diào)制ＳＰＲ系統(tǒng)在實(shí)時(shí)生化測(cè)量中的使用也較為普遍。??此外，強(qiáng)度調(diào)制和相位調(diào)制的ＳＰＲ傳感系統(tǒng)如圖１．４所示。強(qiáng)度調(diào)制采用固定??入射角度和入射光波長(zhǎng)，通過測(cè)定共振強(qiáng)度隨測(cè)量折射率的變化關(guān)系，實(shí)現(xiàn)ＳＰＲ的共振??傳感。這種調(diào)制方法簡(jiǎn)單易行，但系統(tǒng)穩(wěn)定性和靈敏度較差，抗千擾能力較弱。相位調(diào)??制需要首先確定一定折射率下的共振角度，而后根據(jù)相位跳躍原理，對(duì)共振相位進(jìn)??行確定。相位調(diào)制法的測(cè)量靈敏度高，信噪比較低，但由于其測(cè)量裝置較為復(fù)雜、調(diào)制??難度較高

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于表面等離子體共振原理的小型化實(shí)時(shí)在線海上溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（英文）[J]. 鄭妍,孫玉鋒,邢礫云,代廣斌,常天英,夏良平,王敏,郎金鵬,崔洪亮.  紅外與激光工程. 2015(11)
[2]相位表面等離子體共振傳感系統(tǒng)中的相差信號(hào)處理技術(shù)[J]. 王斌,荊振國,彭偉,劉云.  中國激光. 2015(06)
[3]用于食品安全檢測(cè)的便攜式表面等離子體共振生物傳感器[J]. 齊攀,鐘金鋼,李瑩,陳江韓,張冠文.  光電工程. 2014(03)
[4]基于相位測(cè)量的角漂移自適應(yīng)結(jié)構(gòu)表面等離子體共振氣體折射率測(cè)量系統(tǒng)[J]. 陳強(qiáng)華,羅會(huì)甫,王素梅,王鋒,陳新華.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2012(12)
[5]煙嘧磺隆分子印跡聚合物表面等離子共振傳感器的制備與分析應(yīng)用[J]. 趙楠,陳長(zhǎng)寶,周杰,范加金.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2011(10)
[6]金屬納米顆粒LSPR光纖生物傳感DDA方法研究[J]. 陳雯菁,元秀華.  光學(xué)與光電技術(shù). 2006(04)
[7]激光誘導(dǎo)沉積銀膜制備光纖SERS傳感器[J]. 賈少杰,徐抒平,鄭先亮,趙冰,徐蔚青.  高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2006(03)
[8]A TRANSMITTING BOUNDARY FOR TRANSIENT WAVE ANALYSES[J]. 廖振鵬,黃孔亮,楊柏坡,袁一凡.  Science in China,Ser.A. 1984(10)



本文編號(hào)：3286454