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转角式SPR传感器系统完善及优化

吴松  
【摘要】:表面等离体激元共振(surface plasmon resonance,SPR)是一种物理光学现象,以特殊的倏逝波为探针探测传感介质表面的光学变化。自从SPR技术应用于生物化学传感器领域以来,其优异的灵敏度和实时响应特性引起了科学界和商业机构的广泛重视,并逐渐成为国际生物化学检测领域的研究热点,在蛋白质组学、药物研发、食品安全、临床诊断等领域逐步得到应用。 本文首先介绍了SPR传感器的研究现状及其应用领域,随后分析了表面等离体波(SPW)和表面等离体激元共振(SPR)的产生机制及检测原理,着重分析Kretchsrnann结构棱镜型SPR传感器的结构,利用Matlab软件仿真分析影响SPR检测的几个主要因素,为SPR装置的元件选择提供依据。本文在课题组前期研究基础上,对其软、硬件进行改进和整合,增补了仪器缺少的进样系统等模块。设计了流速可调的进样机和容积微小的流通池,该进样机由蠕动泵组成,其流速由STC12C5410AD单片机编程控制;对测角仪的控制电路进行部分改进,使其功能更加稳定,并将改进后的电路加工制作成PCB板;在计算机上,利用VC++软件编程实现系统控制界面的整合,通过该软件界面可以对实验采集到的信号进行实时显示和存储,并且实现了上位机对测角仪和进样系统的统一控制。 利用自制的SPR传感器搭建实验平台,对水、空气和葡萄糖溶液进行测量,结果表明随着待测物折射率的增大,共振角发生的位置逐渐增大,测量结果具有良好的重复性和稳定性。


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