收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

金属纳米颗粒的光纤传感器研究

谢志国  
【摘要】: 纳米传感技术近年来发展成为国内外研究的热点之一。本论文基于金属纳米颗粒结构的光学特性,结合光纤传感技术,对金属纳米颗粒的光纤传感特性进行了研究。理论上,采用离散偶极子近似研究了金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振和局域电场增强特性。实验中,通过化学合成法制备金属纳米球和纳米棒。利用不同结构光纤如:去包层的多模石英光纤、石英光纤锥形探针、聚合物光纤锥形探针,光子晶体光纤,分别研制了光纤局域表面等离子体共振消光传感器,石英光纤锥形表面增强拉曼散射(SERS)探针,聚合物光纤锥形SERS探针以及宽谱的实芯光子晶体光纤SERS传感器。 本论文主要研究工作和成果如下: 1.理论上,利用离散偶极子近似算法研究了金属纳米球形的局域表面等离子体特性。分析了基底与金属纳米颗粒,颗粒与颗粒之间的相互耦合作用对局域表面等离子体共振消光传感特性影响。实验中,采用化学自组装技术制备了光纤局域表面等离子体共振消光传感器,测量其对周围介质环境的折射率传感特性,获得99±4nm/RIU灵敏度。实验现象与理论基本一致,光纤基底和颗粒团簇对局域表面等离子体共振峰和传感灵敏度有重要的影响。 2.采用拉锥和化学自组装法制备了石英光纤SERS锥形探针,实现了对10~(-6)M浓度的4MBA分子SERS信号的探测。为了改善光纤锥形SERS探针的柔韧性,提高其实用性。提出了基于金纳米棒的聚合物光纤SERS锥形探针。理论上研究了金纳米棒的横向、纵向局域表面等离子体的局域场增强特性。实验中制备了聚合物光纤SERS锥形探针,采用TERS结构代替传统的光纤SERS结构,有效的避免了聚合物光纤自身强的拉曼散射背景,获得了10~9量级的R6G分子的拉曼增强。 3.研制了基于实芯光子晶体光纤的宽谱SERS传感器。理论上提出,除了倏逝场机制外,在该光纤SERS结构中泄漏模机制在SERS的激励和信号的收集中起到重要的作用。实验中通过可见光514.5nm和近红外光785nm的激励,演示了对10~(-6)M的4MBA分子SERS信号的测量,验证宽谱的特性。结果分析表明,宽谱SERS特性依赖于银纳米颗粒团簇体的表面等离子体共振强度,实芯光子晶体光纤的SERS激励和收集效率以及分子自身的拉曼散射截面。 本文创新点主要包括: 1.提出并制备了基于金纳米棒的聚合物光纤SERS锥形探针,利用TERS结构克服了聚合物光纤自身强的拉曼散射背景的影响,在实验中获得了10~9量级的R6G分子的拉曼增强,该结果对发展制作一次性光纤SERS探针有重要的意义。 2.研制了宽谱的光子晶体光纤SERS传感器。理论上提出了泄漏模机制在SERS的激励和信号的收集中发挥着重要作用。实验上开展了可见光514.5nm和近红外光785nm的SERS传感实验,验证了宽谱的SERS特性。实验结果表明,银纳米颗粒团簇体的表面等离子体共振强度,实芯光子晶体光纤的SERS激励和收集效率,分子自身的拉曼散射截面对宽谱的实芯光子光纤SERS特性有重要的影响。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郑顺旋,郭斯淦,余永安;气敏涂层光纤传感研究[J];传感技术学报;1990年02期
2 梁振斌,郑顺旋,郭斯淦;光纤传感用的 TiO_2 : V_2O_5 湿敏光学薄膜[J];仪表技术与传感器;1997年10期
3 丁睿,刘浩吾,侯静,沈国青;拱桥钢管混凝土无损检测技术研究[J];压电与声光;2004年06期
4 池逊;;光纤传感控制中数据采集采样频率处理分析[J];浙江工商职业技术学院学报;2007年04期
5 邹毅;董小鹏;;双芯光纤及其应用[J];电子技术;2008年07期
6 科卞;光纤传感技术测量薄膜应力的研究[J];电子科技大学学报;1992年S1期
7 杨建良,黄德修;光纤智能材料与结构的神经网络处理[J];激光与红外;1996年01期
8 杨建良,向清,郭照华,黄德修;机敏材料中的光纤传感与信号处理技术[J];压电与声光;1997年03期
9 肖韶荣,罗庆芳,李剑白;光纤光泽度传感器[J];光学精密工程;1997年03期
10 王书涛,车仁生;一种基于荧光机理的光纤气体测量仪[J];半导体光电;2004年05期
11 孟洋;;基于长周期光纤光栅的温度传感器研究[J];中国科技信息;2008年21期
12 吴永红;屈文俊;邵长江;周巍;蔡海文;;光纤光栅水位传感器的理论模拟与实验研究[J];光子学报;2009年07期
13 贾志道;黎江;杨晓春;王荣;刘树凡;陈先禄;张金玉;刘渝根;;光纤传感200kV高压测试浅探[J];半导体光电;1989年01期
14 姜德生,王先彬,王立新,李维来,时宗廉,张为军;新型磁力耦合式光纤液位计[J];武汉理工大学学报;1993年01期
15 梁振斌,郑顺旋,郭斯淦;光纤传感用的TiO_2/V_2O_5湿敏光学薄膜[J];传感器技术;1997年02期
16 郑小平,廖延彪,赖淑蓉;温度对光纤电压传感器测量精度影响的研究[J];光学学报;1997年10期
17 万生鹏,何赛灵,胡建东,高益庆;边缘检测技术在分布式光纤传感中的应用[J];中国激光;2005年05期
18 程玉琪,单雪康,周安宁;甲烷浓度光纤传感遥测系统[J];传感器技术;1987年Z1期
19 鲍赛红;用于工厂信息管理的光纤[J];光纤与电缆及其应用技术;1994年03期
20 杨建良,郭照华,向清,黄德修;结构内状态参数与损伤的实时检测系统[J];传感技术学报;1998年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董慧;王剑;郭精忠;王立娜;于晋龙;;光纤传感信号处理前端电路设计[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
2 王允韬;蔡海文;耿建新;瞿荣辉;方祖捷;;光纤腔衰荡传感技术若干问题的讨论[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
3 程黎明;;分布式光纤传感技术及其应用[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
4 宋广东;刘统玉;王昌;霍佃恒;祁海峰;;冲击地压的诱发因素及其最新预测预报技术[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年
5 袁莉;;分布式光纤传感技术在不同领域的应用[A];中国通信学会2011年光缆电缆学术年会论文集[C];2011年
6 梁培;余建军;朱桂荣;李信江;沈阳;钱霖;邹丽新;;光纤传感干度测量仪研制[A];中国仪器仪表学会学术论文集[C];2004年
7 刘媛;雷涛;王哲;刘统玉;;光纤传感技术在矿山安全监测中的应用[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年
8 刘瑾;杨海马;;光纤多气体检测系统的研究[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
9 郭林峰;赵志敏;马成立;高明娟;;一种新型光纤智能结构健康监控系统研究[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学(激光)联合学术'05年会论文集[C];2005年
10 杜文华;王巍;张志鑫;;可用于空间飞行器电源管理的光纤传感技术[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢志国;金属纳米颗粒的光纤传感器研究[D];中国科学技术大学;2009年
2 潘建军;光纤传感轨道状态监测的研究与应用[D];武汉理工大学;2012年
3 李政颖;基于紧凑型光程扫描器光纤传感解调系统的研究[D];武汉理工大学;2010年
4 凌剑;银纳米粒子的局域表面等离子体共振散射在生化药物分析中的应用研究[D];西南大学;2009年
5 江俊峰;用于结构健康监测的光纤传感解调系统的理论与方法研究[D];天津大学;2004年
6 王忠东;基于荧光机理的光纤农药残留测量系统的理论与实验研究[D];燕山大学;2006年
7 曹阳;银/铜纳米结构的制备、表征及性能研究[D];清华大学;2006年
8 李亚琴;纳米微球—薄膜金属结构表面拉曼散射电磁增强数值模拟初步研究[D];大连理工大学;2009年
9 侯尚林;采用新型包层材料和基于微结构的光纤与光纤光栅的研究[D];北京邮电大学;2008年
10 吐尔洪·买买提;盐酸胺碘酮光纤传感—印迹荧光敏感膜分析测定研究[D];新疆医科大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 廖胜辉;光纤激光器及其在传感中的应用[D];武汉理工大学;2005年
2 丁晓萍;光纤传感药物溶出度过程监测技术及复方丹参滴丸溶出度试验方法的研究[D];新疆医科大学;2005年
3 李英;压力容器表面应力光纤Bragg光栅的测量和分析[D];武汉理工大学;2006年
4 金晶;基于长周期光纤光栅的传感器及全光开关研究[D];湖南大学;2006年
5 肖鹏飞;无线传感网络中光纤水听器的研究[D];华中科技大学;2007年
6 李信江;注汽油井光纤传感干度测量仪原理分析及软件设计[D];苏州大学;2004年
7 黄松;拉曼分布式光纤温度传感器及其空间分辨率研究[D];电子科技大学;2004年
8 韩悦文;用于溶液盐度测量的光纤传感技术[D];福建师范大学;2005年
9 付江志;反射式光强调制型光纤加速度计的设计[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 黄娟;光纤激光器在检测中的研究和应用[D];武汉理工大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 郑欣荣 整理;院士姜德生:光纤传感跑赢世界同行[N];长江日报;2011年
2 记者 刘长松 邓洪涛 通讯员 黎苑楚 傅丽枫;光纤传感拓荒者[N];湖北日报;2011年
3 姚丽;北新建材:迈入光纤传感领域[N];中华建筑报;2000年
4 王娅妮;光纤传感安全监测系统研制成功[N];中国煤炭报;2007年
5 邱莎 廖奕文 黎江东;光谷的新军[N];人民日报海外版;2000年
6 陈晨;光纤传感:目前最好的地震监测手段[N];四川科技报;2008年
7 记者 杨文平;全力推进燃料电池光纤传感快速产业化[N];长江日报;2009年
8 扬帆湖北省科协、湖北省作协组稿;姜德生:站在光纤传感技术制高点上[N];大众科技报;2007年
9 本报记者 聂传清;人生就是做未知的事情[N];人民日报海外版;2011年
10 驻武汉记者 黎江东 通讯员 晓甘;光纤传感技术步入产业化[N];中国建材报;2000年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978