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《华中科技大学》 2007年
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表面等离子体共振光电传感系统的研究

吕强  
【摘要】: 表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)技术被广泛应用于生物化学检测、光无源器件的制作、新型材料的获取及物质的筛选鉴定等方面。基于SPR技术的传感器具有免标记、实时检测、灵敏度高、非破坏性、样品不需要纯化和抗背景干扰等优点。本文从SPR传感器在样品折射率检测和表面形貌探测两个应用方面出发,对组成SPR传感器的各个组成部件的选择及应用试验进行了深入的研究。 首先,研究了构成SPR传感器的金属膜的性质。从Maxwell方程出发,对金属表面存在的表面等离子波(Surface Plasmon Wave,SPW)的波函数进行了研究,发现真空中光波无法直接激发产生SPR现象。通过对光衰减全反射理论的分析,找到了激发产生SPR现象的耦合方式,并由此给出了SPR传感器的几种耦合类型。 其次,根据经典的Kretschmann耦合模型,从理论上对SPR传感器的各个组成部件的参数选择进行了研究,给出了参数选取对SPR传感器的探测性能的影响。分析比较了基于强度探测的表面等离子体显微镜(Surface Plasmon Microscopy,SPM)和基于相位探测的干涉型表面等离子体显微镜(Surface Plasmon Interference Microscopy,SPIM)的探测精度。 接着,分析了SPR传感器各个组成部件的折射率在不同入射光波长和环境温度下变化的规律,根据试验数据给出了相应的拟合公式,为下一步的试验做了理论指导。 理论分析完毕后,从试验系统的硬件和软件两个大部分出发,对整个SPR传感器做了介绍。引入了“虚拟仪器”的概念,采用Labview软件进行数据处理,给出了试验设计的总框架。针对系统中的各硬件部分做了试验前的准备工作。 针对SPR传感器在样品折射率检测中的应用,以人类血清和含有杂质的蒸馏水为研究对象做了相关试验,发现了存在的问题,提出了相应的改进措施。通过对试验数据的分析,证明了改进后的SPR传感器的性能得到了很大的提升。 针对SPR传感器在样品表面形貌探测中的应用,给出了实验用光源波长的选择依据,利用SPM和SPIM系统分别对样品的表面形貌进行了还原再现。通过对试验数据分析,发现SPIM相对SPM来说,很大程度上消除了系统各部件引起的误差,具有更高的分辨率。 最后,针对试验中获得的启发和碰到的问题,将纳米孔技术和SPR技术相结合,提出了一种用于单个生物分子测量的SPR检测系统;为了消除震动对探测结果的影响,提出了SPIM系统的改进方法。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP212

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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9 姚元元;表面等离子体共振用于磺胺甲噁唑与血清白蛋白作用研究[D];山东农业大学;2011年
10 魏传平;乙酰甲胺膦和吲哚乙酸分子印迹SPR传感器制备及分析应用[D];山东农业大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗吉;庄须叶;倪祖高;姚军;;光纤消逝场传感器传感结构的分析与应用[J];微纳电子技术;2011年06期
2 史丽娟;王丽荣;;紫外荧光法水中油在线检测系统的研究[J];长春大学学报;2007年08期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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7 李宇航;基于倏逝场特性的微纳光纤器件研究[D];浙江大学;2008年
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
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4 朱彩莲;光纤SPR检测系统及其数据处理[D];东南大学;2005年
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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3 蒋鸿飞;张向阳;;基于计算机的核技术领域测量和自动化应用研究[A];第11届全国计算机在现代科学技术领域应用学术会议论文集[C];2003年
4 马草原;许燕青;秦志强;呼小亮;柴炜;杜贵府;;引入虚拟仪器HS801,推进模拟电子技术实验教学改革[A];全国高等学校电子技术研究会论文集[C];2010年
5 李智;莫玮;;VXI总线可互换式虚拟仪器测试技术[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 小雪;坚持白主创新 争创世界一流[N];中国信息报;2008年
5 北京 蔡德聪 孙宇瑞;浅话虚拟仪器[N];电子报;2001年
6 小雨;中国数采和虚拟仪器成功探索30周年[N];中国信息报;2009年
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8 重庆 肖庆涛;让电脑变成一台虚拟仪器[N];电脑报;2002年
9 广东 王一;一款新颖的虚拟仪器——FlashDSO Ⅱ(下)[N];电子报;2003年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吕强;表面等离子体共振光电传感系统的研究[D];华中科技大学;2007年
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4 高昆;基于DSP并行处理系统的虚拟仪器设计方法的研究[D];浙江大学;2002年
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6 李平;无源无线声表面波传感器及仪器系统研究[D];重庆大学;2003年
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10 李建文;点燃式发动机火花塞离子电流特性及其应用的研究[D];天津大学;2004年
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1 周勇;可互换虚拟仪器在动态信号分析系统中的应用[D];西北工业大学;2002年
2 陶文武;基于虚拟仪器的电梯钢丝绳接头性能测试系统的研究与开发[D];西安建筑科技大学;2004年
3 顾友华;基于虚拟仪器的综合测试系统开发[D];西北工业大学;2004年
4 贾少华;基于USB的高速数据采集和信号发生模块的研究与设计[D];电子科技大学;2004年
5 谢力元;塔康导航机载设备自动测试系统的研究与实现[D];西安电子科技大学;2005年
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7 李允公;Windows平台上工程信号分析虚拟仪器的开发[D];昆明理工大学;2002年
8 尼凌飞;基于虚拟仪器的电机VXI测试系统设计与实现[D];西北工业大学;2003年
9 董妍;基于虚拟仪器的光电二维自动检测仪的研究[D];长春理工大学;2004年
10 丁军;基于虚拟仪器的水泵机组振动监测及故障诊断技术研究[D];扬州大学;2004年
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