基于高数值孔径物镜的spr成像系统研究

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3、UDC密级硕士研究生学位论文基于高数值孔径物镜的SPR成像系统研究申请人:单旭晨学号:2131233培养单位:电子工程学院学科专业:物理电子学研究方向:物理检测技术指导教师:刘书钢教授完成日期:2016年3月28日中文摘要中文摘要表面等离子体共振（SurfacePlasmonResonance，SPR）检测技术日益流行，以其灵敏度高、检测速度快、样品消耗量少、生物样品无需标记、无损伤等优点，广泛应用于表面检测、生化免疫分析、药物筛选和环境监测等领域，已经成为测量金属、介质界面结构的高灵敏度的光学技术。而大多数表面等离子检测技术只是对样品点进行检

4、测，利用棱镜激发表面等离子体共振现象，本文设计采用高数值孔径显微物镜激发表面等离子体共振，可以进行折射率测量，同时结合CCD实时观测样品表面形貌。利用高数值孔径激发表面等离子体共振现象还不是很多，大多调制方式是通过单波长角度调制，但显微物镜的数值孔径极限限制了折射率的测量范围。本文设计利用白光入射显微物镜，在反射光的另一端利用光谱仪接收返回光，检测样品吸收波长与折射率的关系。同时利用SPR对光强、波长的吸收现象，达到SPR成像的目的。本论文拟搭建利用高数值孔径物镜替代传统棱镜激发SPR传感系统，并利用宽带光源激发SPR现象，在探测端利用光谱仪、

5、CCD同时接收，得到折射率的相关数据的同时达到SPR成像的目的。具体工作包括以下几个方面：1.基于高数值孔径物镜结构设计并搭建起非棱镜的SPR传感系统，通过理论和实验表明，使用物镜激发SPR现象是可行的，利用物镜激发的SPR现象的同时也方便对金膜表面成像观察。2.利用此系统进行样品的折射率检测研究。提出了通过表面等离子体共振成像装置检测介质折射率的新方法，这种检测方法不需要传统角度调制装置的旋转、移动，可以实时观测样品后焦面图像、读出并处理数据，避免了机械转动带来的误差。从物镜后焦面的图像中提取出各自的表面等离子体共振数据，获得有关折射率的共振

6、角变化，从而计算出各介质的折射率。I黑龙江大学硕士学位论文3.设计了将CCD、微位移平台、光谱仪一体化的数据采集及控制系统。利用LabVIEW将多种光学探测元件、机械运动平台等控制集成与一个控制面板中，同时将采集数据直接存入电脑，直接进行后期图像处理，扫描的同时得到折射率曲线，并将样品直接成像。4.利用狭缝遮挡宽带光源入射，相当于控制激发SPR的入射角度，从而达到波长与角度共同调制SPR实验的目的。这种方法综合了角度调制与波长调制的优点，测量精度与测量范围兼顾，同时利用狭缝扫描调节SPR吸收角度，使得到的数据结果更清晰。关键词：表面等离子体共振

7、；高数值孔径物镜；波长与角度共同调制；虚拟仪器IIAbstractAbstractSurfaceplasmonresonance(SPR)detectiontechnologybecomepopular,becauseofitshighsensitivity,fastdetectionspeed,lesssampleconsumption,biologicalsampleswithoutlabel,nodamageandsoon,widelyusedinsurfacedetection,biochemicalandimmunologicalan

8、alysis,drugscreeningandenvironmentalmonitoring,ithasbecomeameasurementofmet