基于表面等离子体共振的传感器研究

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基于表面等离子体共振的传感技术具有实时监测、快速、高灵敏度、检测方式灵活及无背景干扰等特点,在疾病问题、药物开发问题、环境保护问题以及食品安全问题中具有广泛的应用前景,现已成为研究热点。然而,目前的表面等离子体共振传感器系统的使用在商业上还没得到广泛推广,特别是国内还没有商业表面等离子体共振传感器,因此有必要对表面等离子体共振传感技术进行进一步的研究。本文针对表面等离子体共振的电场增强特性及波长调整型表面等离子体共振传感器进行了研究。  首先,介绍了表面等离子体的概念,分析了表面等离子体共振的原理。研究了时域有限差分方法,根据此方法对设计的对偶极子模型和蝴蝶结模型仿真计算,对比分析两种模型的场分布和场强大小情况来研究表面等离子体共振现象的电场增强效应。其次,设计纳米结构模型,运用时域有限差分方法详细研究了波长型表面等离子体传感器的特性,研究了入射角、不同金属薄膜、金属薄膜厚度、棱镜的折射率、待测物质的折射率等因素对表面等离子体共振传感器光强反射率的影响,为设计与制作波长型表面等离子体传感器的研究提供了依据。  最后,通过对光源,光谱仪(包含光栅及光子探测器)选择,设计了波长型表面等离子体共振传感器实验系统,分析检测系统对光源、探测器等的要求,并对传感器系统的分辨率与灵敏度做了初步讨论。本文的研究成果对设计制作实用的传感器具有重要参考价值。
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