基于傾斜光纖光柵表面等離子體共振的光纖生物化學(xué)傳感器
發(fā)布時(shí)間:2021-04-30 08:47
生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境化學(xué)是21世紀(jì)的兩個(gè)重要研究領(lǐng)域,上述領(lǐng)域的發(fā)展也催生了一系列新功能性傳感器的研究與開發(fā)。其中結(jié)合了物理、生物、化學(xué)和信息技術(shù)等多門學(xué)科的知識的生物化學(xué)傳感檢測器件與系統(tǒng),為生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境化學(xué)(包括臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品等)提供了多種物理量、生物量和化學(xué)量的精確檢測和分析數(shù)據(jù)。在生物化學(xué)傳感體系中,傳感器的特異性、重復(fù)性、檢測靈敏度以及檢測時(shí)間尤為重要。近年來,由于光纖本身具有可彎曲、體積小巧、耐腐蝕、抗電磁干擾、多點(diǎn)復(fù)用等眾多優(yōu)勢,使得光纖傳感器的研究越來越被關(guān)注。通過靈巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能材料修飾,光纖生物化學(xué)傳感器無論在實(shí)驗(yàn)測試還是野外測量,均展示出極大的發(fā)展?jié)摿。傾斜光纖光柵表面等離子共振(Surface pasmon resonance,SPR)技術(shù)由于具有高折射率分辨率、高折射率靈敏度、溫度自校準(zhǔn)的突出特點(diǎn),在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域受到越來越多研究者們的關(guān)注。本文是圍繞傾斜光纖光柵SPR傳感器,主要做了如下工作:1.設(shè)計(jì)研制了傾斜光纖光柵SPR高靈敏度免標(biāo)記的雌激素17β-Estrodiol(E2)傳感器。金膜表面修飾了特異性修飾膜巰基-...
【文章來源】:暨南大學(xué)廣東省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:138 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 生物化學(xué)傳感器的研究背景
1.2 表面等離子體共振(SPR)傳感器
1.2.1 SPR概念
1.2.2 SPR傳感器激發(fā)方式
1.2.3 光纖SPR傳感器
1.3 傾斜光纖光柵SPR生物化學(xué)傳感
1.3.1 傾斜光纖光柵SPR生物化學(xué)傳感器
1.3.2 基于傾斜光纖光柵SPR的液體生物化學(xué)傳感
1.3.3 基于傾斜光纖光柵SPR的氣體生物化學(xué)傳感
1.4 本文的主要研究內(nèi)容以及創(chuàng)新之處
1.4.1 主要研究內(nèi)容
1.4.2 創(chuàng)新之處
第二章 傾斜光纖光柵SPR的理論、制作方法及其基本特性
2.1 引言
2.2 傾斜光纖光柵SPR相關(guān)理論
2.2.1 傾斜光纖光柵理論分析
2.2.2 傾斜光纖光柵SPR相關(guān)理論
2.3 傾斜光纖光柵SPR解調(diào)方法
2.4 傾斜光纖光柵SPR器件制作
2.4.1 光柵刻寫
2.4.2 光纖鍍膜
2.5 傾斜光纖光柵SPR折射率響應(yīng)
2.5.1 體折射率響應(yīng)特性
2.5.2 面折射率響應(yīng)特性
2.6 傾斜光纖光柵SPR溫度影響
2.6.1 溫度對水中傾斜光纖光柵SPR的影響
2.6.2 溫度對空氣中傾斜光纖光柵SPR的影響
第三章 傾斜光纖光柵SPR雌激素免標(biāo)記檢測
3.1 引言
3.2 材料和儀器準(zhǔn)備
3.3 雌激素免標(biāo)記檢測
3.3.1 雌激素檢測的過程
3.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置圖
3.3.3 雌激素檢測結(jié)果
3.4 本章小結(jié)
第四章 傾斜光纖光柵SPR過氧化氫和血糖傳感器
4.1 引言
4.1.1 過氧化氫和血糖檢測背景
4.1.2 膜厚對SPR的影響
4.1.3 檢測技術(shù)與檢測對象的結(jié)合
4.2 膜厚變化對傾斜光纖光柵表面等離子體共振的影響
4.2.1 模擬結(jié)構(gòu)與參數(shù)
4.2.2 模擬結(jié)果
4.3 材料準(zhǔn)備和方法
4.3.1 材料和設(shè)備準(zhǔn)備
4.3.2 傳感結(jié)構(gòu)和原理
4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
4.4.1 銀鍍膜的初始厚度與表面形貌腐蝕變化
4.4.2 過氧化氫的檢測
4.4.3 人體血糖的檢測
4.5 本章小結(jié)
第五章 傾斜光纖光柵SPR氫氣傳感器
5.1 引言
5.2 鈀和氫氣的相互作用
5.3 大角度傾斜光纖光柵SPR
5.3.1 大角度傾斜光纖光柵SPR光譜
5.3.2 大角度傾斜光纖光柵SPR端反探頭
5.4 大角度傾斜光纖光柵SPR相關(guān)模擬結(jié)果
5.4.1 結(jié)構(gòu)與參數(shù)
5.4.2 SPR包層模式EH模式模場分布
5.5 優(yōu)化金膜和鈀膜在大角度傾斜光纖光柵上的厚度
5.5.1 優(yōu)化鈀膜的厚度
5.5.2 優(yōu)化金膜的厚度
5.6 實(shí)驗(yàn)傳感器準(zhǔn)備與檢測裝置
5.6.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與分析
5.6.2 實(shí)驗(yàn)裝置
5.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
5.8 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
英文縮略語表
插圖目錄
在讀期間的科研成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于陣列倏逝波熒光傳感器的雌二醇免疫檢測方法[J]. 單迪迪,文曉剛,劉蘭華,周小紅,何苗,施漢昌. 光譜學(xué)與光譜分析. 2018(10)
[2]Sensitivity-enhanced surface plasmon resonance sensor utilizing a tungsten disulfide (WS2) nanosheets overlayer[J]. HAO WANG,HUI ZHANG,JIANGLI DONG,SHIQI HU,WENGUO ZHU,WENTAO QIU,HUIHUI LU,JIANHUI YU,HEYUAN GUAN,SHECHENG GAO,ZHAOHUI LI,WEIPING LIU,MIAO HE,JUN ZHANG,ZHE CHEN,YUNHAN LUO. Photonics Research. 2018(06)
本文編號:3169206
【文章來源】:暨南大學(xué)廣東省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:138 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 生物化學(xué)傳感器的研究背景
1.2 表面等離子體共振(SPR)傳感器
1.2.1 SPR概念
1.2.2 SPR傳感器激發(fā)方式
1.2.3 光纖SPR傳感器
1.3 傾斜光纖光柵SPR生物化學(xué)傳感
1.3.1 傾斜光纖光柵SPR生物化學(xué)傳感器
1.3.2 基于傾斜光纖光柵SPR的液體生物化學(xué)傳感
1.3.3 基于傾斜光纖光柵SPR的氣體生物化學(xué)傳感
1.4 本文的主要研究內(nèi)容以及創(chuàng)新之處
1.4.1 主要研究內(nèi)容
1.4.2 創(chuàng)新之處
第二章 傾斜光纖光柵SPR的理論、制作方法及其基本特性
2.1 引言
2.2 傾斜光纖光柵SPR相關(guān)理論
2.2.1 傾斜光纖光柵理論分析
2.2.2 傾斜光纖光柵SPR相關(guān)理論
2.3 傾斜光纖光柵SPR解調(diào)方法
2.4 傾斜光纖光柵SPR器件制作
2.4.1 光柵刻寫
2.4.2 光纖鍍膜
2.5 傾斜光纖光柵SPR折射率響應(yīng)
2.5.1 體折射率響應(yīng)特性
2.5.2 面折射率響應(yīng)特性
2.6 傾斜光纖光柵SPR溫度影響
2.6.1 溫度對水中傾斜光纖光柵SPR的影響
2.6.2 溫度對空氣中傾斜光纖光柵SPR的影響
第三章 傾斜光纖光柵SPR雌激素免標(biāo)記檢測
3.1 引言
3.2 材料和儀器準(zhǔn)備
3.3 雌激素免標(biāo)記檢測
3.3.1 雌激素檢測的過程
3.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置圖
3.3.3 雌激素檢測結(jié)果
3.4 本章小結(jié)
第四章 傾斜光纖光柵SPR過氧化氫和血糖傳感器
4.1 引言
4.1.1 過氧化氫和血糖檢測背景
4.1.2 膜厚對SPR的影響
4.1.3 檢測技術(shù)與檢測對象的結(jié)合
4.2 膜厚變化對傾斜光纖光柵表面等離子體共振的影響
4.2.1 模擬結(jié)構(gòu)與參數(shù)
4.2.2 模擬結(jié)果
4.3 材料準(zhǔn)備和方法
4.3.1 材料和設(shè)備準(zhǔn)備
4.3.2 傳感結(jié)構(gòu)和原理
4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
4.4.1 銀鍍膜的初始厚度與表面形貌腐蝕變化
4.4.2 過氧化氫的檢測
4.4.3 人體血糖的檢測
4.5 本章小結(jié)
第五章 傾斜光纖光柵SPR氫氣傳感器
5.1 引言
5.2 鈀和氫氣的相互作用
5.3 大角度傾斜光纖光柵SPR
5.3.1 大角度傾斜光纖光柵SPR光譜
5.3.2 大角度傾斜光纖光柵SPR端反探頭
5.4 大角度傾斜光纖光柵SPR相關(guān)模擬結(jié)果
5.4.1 結(jié)構(gòu)與參數(shù)
5.4.2 SPR包層模式EH模式模場分布
5.5 優(yōu)化金膜和鈀膜在大角度傾斜光纖光柵上的厚度
5.5.1 優(yōu)化鈀膜的厚度
5.5.2 優(yōu)化金膜的厚度
5.6 實(shí)驗(yàn)傳感器準(zhǔn)備與檢測裝置
5.6.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與分析
5.6.2 實(shí)驗(yàn)裝置
5.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
5.8 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
英文縮略語表
插圖目錄
在讀期間的科研成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于陣列倏逝波熒光傳感器的雌二醇免疫檢測方法[J]. 單迪迪,文曉剛,劉蘭華,周小紅,何苗,施漢昌. 光譜學(xué)與光譜分析. 2018(10)
[2]Sensitivity-enhanced surface plasmon resonance sensor utilizing a tungsten disulfide (WS2) nanosheets overlayer[J]. HAO WANG,HUI ZHANG,JIANGLI DONG,SHIQI HU,WENGUO ZHU,WENTAO QIU,HUIHUI LU,JIANHUI YU,HEYUAN GUAN,SHECHENG GAO,ZHAOHUI LI,WEIPING LIU,MIAO HE,JUN ZHANG,ZHE CHEN,YUNHAN LUO. Photonics Research. 2018(06)
本文編號:3169206
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