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基于虚拟仪器的表面等离子体共振测试系统

张峰  
【摘要】:表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)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,SPR技术正被广泛应用于生物化学、免疫技术、制药等领域。 利用LabVIEW软件开发平台,同时对Kretschmann棱镜耦合型SPR传感器光路进行改进,自行设计了一套基于虚拟仪器的表面等离子体共振测试系统。 首先,为了降低人为误差,提高测量准确度和可操作性,增强数据处理和分析能力,提高系统功能的可扩展性,本测试系统采用了虚拟仪器技术,并配合了高精度步进电机控制的旋转平台,以及在软件设计中使用巴特沃思低通滤波器消除出射光干涉噪声引起的高频干扰。 再而,提出了一种双棱镜自适应光路设计。可以实现角度扫描过程中光探测器的固定不动。它避免了传统角扫描SPR传感器需要θ/2θ转角仪来对棱镜和光探测器分别进行θ和2倍θ角旋转的复杂结构,减少了运动部件,使仪器装置结构简单、紧凑。 最后,利用激光自混合干涉效应,开发了零位置自动校准功能。它无需增加额外的硬件开销,只需要在软件平台上增加一个功能模块,便可实现低成本且精度高达0.005°的初始位置校准功能。 实验中,利用本系统对空气、蒸馏水和酒精样品分别进行测量,得到的结果与理论值基本吻合,且具有良好的重复性和较高的分辨率。


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