利用表面等离子体共振传感技术分析气体成分研究

论文摘要

表面等离子体共振技术(Surface Plasmon Resonance简称SPR)是Liedberg等人于1982年首次应用于化学和生物传感器研究领域的。近年来,随着对物理、化学、生物、环境监测、食品检测和医疗等领域的不断深入地研究,表面等离子共振技术在很多领域得到推广,产生了巨大的社会效益和经济效益。而基于表面等离子共振技术研制的传感器作为一种新型的、高精度的仪器有着广泛的应用前景。表面等离子体共振是一种发生在金属薄层与电介质分界面上的物理光学现象,由于其对金属表面的电介质折射率变化的灵敏响应,可以用于实时跟踪发生在金属薄层表面与介质折射率变化相关的物理量变化以及化学生物的反应和转化过程。表面等离子共振技术是近些年新兴起的一种传感技术,近几年发展较为迅速。由于表面等离子共振传感技术具有实时监测、样品无需标记、灵敏度高、无背景干扰等诸多优点,使其在很多方面得到广泛应用,甚至能够达到一些其他实验技术所无法企及的领域。本论文详细介绍了表面等离子共振传感技术的传感原理,发展趋势,应用领域和现状等,完善波长检测法的理论计算,并且自行研制一套小型的波长调制型表面等离子体共振传感器,这套装置具有方便和实用的优点。与此同时,本文还介绍了一种基于表面等离子共振技术的间接测量气体折射率的方法,利用此方法可间接检测气体的折射率:调节装置,得到某一角度处空气的共振波长,将气室内通入待测气体,通过观察共振波长漂移情况来获得气体折射率变化的信息。实验中对环境空气及抽真空后的气体折射率进行检测,实验效果较为理想。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 检测技术的发展与现状
• 1.2 SPR 传感技术介绍
• 1.2.1 SPR 技术的发展历程
• 1.2.2 国外SPR 仪器的研究现状
• 1.2.3 国内SPR 技术研究现状
• 1.2.4 SPR 传感器发展趋势及应用领域
• 1.3 本章小结
• 第2章 SPR 技术的基本原理
• 2.1 表面等离子波（Surface Plasomon Wave 简称SPW）简介
• 2.1.1 等离子振荡
• 2.1.2 表面等离子波
• 2.2 SPR 产生原理
• 2.2.1 金属对光的反射和折射
• 2.2.2 消逝波和衰减全反射
• 2.2.3 产生SPR 的条件
• 2.2.4 三层结构总反射率计算
• 2.3 本章小结
• 第3章 SPR 传感器介绍
• 3.1 SPR 传感器的分类
• 3.1.1 棱镜型SPR 传感器
• 3.1.2 光栅型SPR 传感器
• 3.1.3 光纤型SPR 传感器
• 3.1.4 波导型SPR 传感器
• 3.1.5 波长调制型SPR 传感器
• 3.1.6 角度调制型SPR 传感器
• 3.1.7 相位调制型SPR 传感器
• 3.1.8 强度调制型SPR 传感器
• 3.2 SPR 传感器的性能
• 3.3 本章小结
• 第4章 波长调制型SPR 传感器实验装置设计与构建
• 4.1 波长调制型SPR 传感器实验装置
• 4.1.1 光源
• 4.1.2 棱镜的制备
• 4.1.3 镀膜工艺
• 4.1.4 气室
• 4.1.5 检测系统
• 4.2 本章小结
• 第5章 波长调制型SPR 传感器实验研究
• 5.1 波长调制型SPR 传感器实验介绍
• 5.2 对环境空气及抽真空后折射率的检测
• 5.3 对实验结果的分析和总结
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢