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固态纳米孔是在人造固态薄膜上制备的纳米级通道,具有成本低廉、稳定性高、可大规模阵列化制备的特点,是检测单分子的高灵敏度传感器件,可用于第三代基因测序工作中。本文的主要内容是基于对纳米孔传感器的电路特性进行理论推测和实验验证,并且基于理论模型对检测的信号进行频率特性分析并进行后期处理,主要包括以下方面: (1)纳米孔传感器阻容特征的理论计算。根据理论计算结果提出纳米孔在溶液中的电阻模型及电容模型,并分析纳米孔传感器检测系统的电阻和电容与纳米孔的尺寸、制备所用材料以及溶液浓度的关系。 (2)通过实验验证纳米孔的电路特性。设计的实验包括在纳米孔尺寸不变的情况下改变溶液的浓度来检测纳米孔的电流响应;在浓度一致的情况下检测不同尺寸纳米孔的电流响应;以及对制备纳米孔所用的硅片进行修饰检测其电流响应。 (3)基于理论模型的信号频率特性分析及处理。根据得到的电路特性计算系统的传递函数,发现当外加电压频率过高时会对纳米孔信号产生不必要的影响,另外制备纳米孔所用材料会使纳米孔信号掺杂入高频的介电噪声,这两种情况下均需要对高频进行抑制。本文设计不同的滤波器对信号进行频谱分析和处理,处理的结果显示使用设计的滤波器进行滤波处理之后得到的信号更为准确,更加有利于后期的结果分析。 (4)频谱分析及信号处理的DSP实现。本文在已研制成功的TI TMS320C5509A的数据采集卡硬件部分基础上实现了分析和处理数据所必须的数字信号处理算法,达到了在线分析纳米孔传感器的频谱特征和及时处理的目的。