利用spr传感技术检测波长研究

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1、黑龙江大学硕士学位论文的高低取决于SPR检测系统、信噪比和实验环境等因素，不同的SPR结构、不同的检测方式、不同的环境温度等将会直接影响分辨率。目前，检测方法中灵敏度最高的是相位检测方法。坦1。检测分辨率和要求的被测量准确度商接相关，根据被测量的检测准确度，可以从理论上算出SPR传感器应该具有的分辨；红。SPR传感器的检测范围：指特定系统的动态检测范围。一般情况下，被测量通常在一定范围内，由共振关系可知，相应的观测量也在一定的范围内变化。理论上，当系统的检测动态范围大时，相应的检测分辨率较低；反之，当系统的分辨率较高时，检测动态范围则

2、较小，这主要取决于检测硬件和光路设计。1．2．3SPR传感器的发展趋势针对SPR传感器目前的应用需要，进一步提高检测灵敏度及分辨率，增加系统的可移植性，提高检测系统的集成度是将来发展的趋势。相信通过改进仪器的结构和检测手段、增加参考通道、改进传感膜层结构、降低噪声影响和优化数据处理的算法等措施，灵敏度及分辨率还可以获得较大的提升㈠引。所以需要未来寻找性能更好的传感器材料、设计更加符合检测要求的新型结构、开发小型便携式的检测设备、寻求更好的制造工艺、采用更加合理的检测方式、提高检测系统中各个组件的性能和完成完整的理论分析心引。1．3常用

3、SPR传感器的特点及应用SPR传感器传感结构主要分为棱镜型、光栅型、波导型和光纤型，如图卜4。从应用的范围看，棱镜型SPR传感器无疑占有重要的比例，而光纤型SPR的研究相当热门，已经开始商业应用。棱镜型和光纤型SPR是目前最重要的两个研究领域，以下分别予以介绍。1。3．1棱镜型SPR传感器的特点棱镜型SPR传感器主要有0tto棱镜型与Kretschmann棱镜犁。0tto型SPR传感器，棱镜与金属层之间有一段很薄的空气层，距离约为光波波长量级，棱镜第1罩绪论全反射产生的倏逝波在空气与金属界面处发生耦合，产生SPR现象。Kretschm

4、ann型是将几十纳米的金属直接覆盖在棱镜底部，当入射到棱镜底部发生全反射时，穿透到金属层当中的倏逝波的P分量与金属膜当中的电子的固有频率耦合时，光能被迅速吸收，激发SPW，此时，反射光强迅速下降，产生SPR现象。棱镜型SPR传感器主要有以下特点：(1)几十年的研究，棱镜型SPR传感器的理论模型和实践操作都很成熟，为理论研究和拓展应用领域提供了成熟的理论和实践支持。(2)成熟的结构和加工工艺，为广泛开展研究提供了可能。(3)设备的规模化和产业化的生产，拓展的SPR传感器的应用领域。(4)多种光学参量的检测方式，为研究和应用提供了更广阔的

5、选择空间。1．3．2光纤型SPR传感器的特点及应用光纤SPR传感器的传感原理同棱镜是一致的，光纤SPR传感器是将光纤的一段涂敷层去掉，镀上金属膜，利用光在光纤内的内全反射原理，在金属层与金属等离子体的固有频率发生耦合，从而使反射光强发生衰减，通过对反射光强的检测，测得反射的吸收波长，达到检测的目的。州。光纤SPR是近期迅速发展起来的新型SPR传感技术，它具有很多棱镜型SPR传感器不具有的优点。SPR传感器在生化检测、环保及食品监测、结构健康监测等诸多领域具有极大的发展潜力。光纤SPR传感器具有下述优点：(1)使被测量空间缩小到光纤直径

6、尺寸的数量级。(2)可以根据实际需要增覆不同的敏感生物膜，实现特异识别功能。(3)可以实现长距离的实时检测。(4)为做成传感器阵列、光学集成提供了有利条件。(5)检测的是SPR光谱信号，克服了棱镜SPR结构中易受到机械结构、光源波动等外界因素影响的缺点。(6)在生物医学检测领域，它可以直接原位、实时地跟踪生物学研究系统，．而不需要附加参数及进行标记等手段，具有高敏感性和连续监测吸附过程的黑龙江大学硕士学位论文特点。因而在生物学结合分析、动力学及亲和力测定、免疫识别研究、结构与活性研究和核酸研究等多个领域具有广阔的研究潜力¨削。(7)在

7、环境保护及食品卫生检测领域，采用光纤SPR传感技术可以实现对多种特殊外界环境的实时在线和远程测量。诸如：水质监测”7卜”⋯、有害气体含量¨剐以及酒类生产中乙醇含量的检测等。(8)在结构健康监测领域，将光纤SPR传感技术应用于民用建筑(如智能大厦、大坝)、空间飞行器的建造和结构健康监测中，可以替代常规检测方法，提高检测效率和降低成本心引。1．4论文研究的意义及内容目前研究的SPR传感器，绝大多数采用的是角度检测型，采用Kretschmann型棱镜作为传感器件的较多，而其它检测类型的传感器用的很少。但其他检测物理量具有非常突出的优点。特别

8、是多波长检测型有着更多的优点，首先它容易实现多波长同时检测，且检测的波长范围不受限制，这样不仅使传感器表面被测物理量的范围不受限制，即折射率变化的范围也相应提高，测量的物质更加广阔，测量的范围也相应扩大；其次，由于现在用