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小型水样氨氮自动光学检测装置 被引量:5
1
作者 逯丹凤 李洋 祁志美 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2598-2604,共7页
研制了基于气相可逆比色法的小型水样氨氮自动光学检测装置样机,该装置主要由样品室、测试室、自动进样模块和数据处理与控制电路组成。以不同浓度氯化铵水溶液作为氨氮样品测试了样机性能,建立了样机吸光度与氨氮浓度的线性依赖关系式... 研制了基于气相可逆比色法的小型水样氨氮自动光学检测装置样机,该装置主要由样品室、测试室、自动进样模块和数据处理与控制电路组成。以不同浓度氯化铵水溶液作为氨氮样品测试了样机性能,建立了样机吸光度与氨氮浓度的线性依赖关系式;通过比较样机对氨氮标样的测试值和样品标准值,验证了样机的可靠性。研究结果表明,该样机能够在室温下对水样氨氮进行连续长时间的自动检测,具有较好的测试重复性,探测极限约为0.04mg/L(以N计),低于国家标准对一类水的检测上限(0.15mg/L,以N计)。该装置体积小,重量轻,成本低,功耗小,自动化程度高,无需对水样进行复杂预处理,适合水环境现场的快速检测。 展开更多
关键词 氨氮测定仪 自动化测试 气相比色法 水污染
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基于多层膜敏感圆片的光学式有机磷快速检测方法 被引量:3
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作者 逯丹凤 刘瑞鹏 祁志美 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期934-938,共5页
研究了基于多层膜敏感圆片的全固态有机磷光学检测方法。该方法基于胆碱酯酶抑制原理,利用紫色发光二极管光源和硅光电探测器实时测量在多层膜敏感圆片存在下待测溶液的吸光度。多层膜敏感圆片由载有胆碱酯酶和显色剂的上层亲水多孔膜... 研究了基于多层膜敏感圆片的全固态有机磷光学检测方法。该方法基于胆碱酯酶抑制原理,利用紫色发光二极管光源和硅光电探测器实时测量在多层膜敏感圆片存在下待测溶液的吸光度。多层膜敏感圆片由载有胆碱酯酶和显色剂的上层亲水多孔膜片、载有底物的下层亲水多孔膜片及中间疏水性隔离膜组成。这种多层膜圆片制备简单,价格低廉,易于保存,非常适合一次性使用。自主研制的检测装置小巧轻便,适合于对有机磷进行现场快速探测。使用时多层膜敏感圆片被置于自制装置的样品池中,定量加入待测水溶液,使圆片中的酶与有机磷反应一定时间,再定量加入待测液,使圆片完全浸润,同时记录待测液吸光度的变化曲线。对毒死蜱和敌百虫的探测结果表明,本方法的检出限为0.1 mg/L,每次测定约需10 min。 展开更多
关键词 有机磷农药 多层膜敏感圆片 酶抑制法
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基于自组装纳米金单层膜的全内反射SERS研究 被引量:6
3
作者 赵乔 逯丹凤 +3 位作者 刘德龙 陈晨 胡德波 祁志美 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1201-1207,共7页
采用静电自组装技术分别在玻璃基片和30 nm厚的金膜表面固定一层金纳米粒子(GNP)制得两种表面增强拉曼散射(SERS)基底,然后通过棱镜全内反射(TIR)激励和背向收集模式分别测试了两种基底上吸附的染料单分子层SERS光谱.实验结果表明两种S... 采用静电自组装技术分别在玻璃基片和30 nm厚的金膜表面固定一层金纳米粒子(GNP)制得两种表面增强拉曼散射(SERS)基底,然后通过棱镜全内反射(TIR)激励和背向收集模式分别测试了两种基底上吸附的染料单分子层SERS光谱.实验结果表明两种SERS基底的拉曼增强效果均高度依赖于入射激光的偏振状态,对于玻璃/纳米金SERS基底,s光全内反射导致的拉曼增强因子是线偏振光(p)光的2-5倍,说明该基底上的"热点"位于纳米金单层膜内相邻粒子之间;对于玻璃/金膜/纳米金SERS基底,只有采用p光在特定的全内反射角下才能激发SERS信号,而且测得的SERS信号比玻璃/纳米金基底增强了近30倍.究其原因是p光在金膜表面共振激发的传播表面等离子体与纳米金局域表面等离子体耦合,进而导致显著场增强.实验结果指出在背向收集模式下,由p光激发的SERS信号是非偏振光,包含强度几乎相等的s和p成分.利用玻璃/金膜/纳米金基底还实现了拉曼光定向发射和收集,测得的SERS信号是p光. 展开更多
关键词 纳米金单层膜 全内反射 表面增强拉曼散射 偏振状态 背向收集 定向发射
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基于Kretschmann结构的金银合金薄膜的SERS效应 被引量:8
4
作者 刘德龙 赵乔 +1 位作者 逯丹凤 祁志美 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2207-2213,共7页
利用Kretschmann棱镜耦合结构和532 nm激光光源,测试了金银合金薄膜的表面增强拉曼散射(SERS)效应,并与纯金薄膜的测试结果进行了比较.结果显示,在激发光为p偏振态且入射角近似等于表面等离子体共振(SPR)角时,附着于金银合金薄膜表面的N... 利用Kretschmann棱镜耦合结构和532 nm激光光源,测试了金银合金薄膜的表面增强拉曼散射(SERS)效应,并与纯金薄膜的测试结果进行了比较.结果显示,在激发光为p偏振态且入射角近似等于表面等离子体共振(SPR)角时,附着于金银合金薄膜表面的Nile Blue分子的SERS信号达到最强,比利用纯金薄膜测得的SERS信号高约2倍.实验结果还表明,在金银合金薄膜表面自组装金纳米粒子后,Nile Blue吸附层的SERS信号比自组装纳米金之前测得的信号增强了至少3倍,比利用纳米金修饰的纯金薄膜测得的信号高出2倍多.在棱镜底面沿薄膜法线收集的SERS信号是完全非偏振光,而从棱镜侧面收集的SERS信号是p偏振光,是拉曼光借助SPR效应产生的定向发射. 展开更多
关键词 金银合金薄膜 表面增强拉曼散射 Kretschmann结构 偏振状态
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纳米多孔金薄膜的表面等离子体共振传感特性 被引量:5
5
作者 张喆 逯丹凤 祁志美 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第4期867-873,共7页
对淀积在玻璃衬底上厚度约60nm的金银合金溅射薄膜进行硝酸腐蚀脱银处理,得到纳米多孔金薄膜.利用自建的波长检测型表面等离子体共振(SPR)传感装置研究了腐蚀时间对纳米多孔金薄膜SPR特性的影响,结果发现纳米多孔金薄膜与水溶液接触后在... 对淀积在玻璃衬底上厚度约60nm的金银合金溅射薄膜进行硝酸腐蚀脱银处理,得到纳米多孔金薄膜.利用自建的波长检测型表面等离子体共振(SPR)传感装置研究了腐蚀时间对纳米多孔金薄膜SPR特性的影响,结果发现纳米多孔金薄膜与水溶液接触后在400-900nm光谱范围内不具有SPR效应,而当薄膜置于空气中时会产生明显的传播等离子体共振吸收峰,其共振波长随腐蚀时间增加逐渐红移.纳米多孔金薄膜在空气气氛中的SPR效应使其能够用于原位监测气相分子在孔内的吸附,还可对在液相中吸附的生化分子进行离位测试.本文对L-谷胱甘肽、L-半胱氨酸、2-氨基乙硫醇三种含巯基的生化小分子在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了离位分析,结果表明与传统的致密金薄膜SPR芯片比较,纳米多孔金薄膜对这些分子显示出更高的灵敏度和更低的检测下限,这归功于多孔金的大比表面积使其能够吸附大量的生化小分子.实验还对乙醇蒸气在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了原位监测,发现吸附平衡所用时间较长,约为160min. 展开更多
关键词 金银合金溅射膜 纳米多孔金薄膜 表面等离子体共振 共振波长 小分子 高灵敏度
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基于金银合金薄膜的波长检测型表面等离子体共振传感器 被引量:4
6
作者 张喆 刘杰 +1 位作者 逯丹凤 祁志美 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1771-1777,共7页
从实验和理论两方面详细研究了金银合金膜表面等离子体共振(SPR)传感器在可见光波段的敏感特性.实验方面,通过在玻璃基底上溅射50 nm厚的金银合金薄膜制备了一种新型的SPR传感芯片,并且自行搭建了基于Kretschmann结构的波长检测型SPR传... 从实验和理论两方面详细研究了金银合金膜表面等离子体共振(SPR)传感器在可见光波段的敏感特性.实验方面,通过在玻璃基底上溅射50 nm厚的金银合金薄膜制备了一种新型的SPR传感芯片,并且自行搭建了基于Kretschmann结构的波长检测型SPR传感器测试平台.利用不同浓度的氯化钠(NaCl)水溶液和浓度为10μmol·L-1的牛血清蛋白(BSA)水溶液分别作为折射率样品和分子吸附样品,研究了传感器的折射率灵敏度和吸附灵敏度,并与金膜和银膜SPR传感器进行了对比研究.结果表明,对于折射率灵敏度的测试,金银合金膜SPR传感器大幅高于金膜SPR传感器,略低于银膜SPR传感器;而对于吸附敏感的研究,金银合金膜SPR传感器的灵敏度与银膜SPR传感器相近,是金膜SPR传感器的3倍.理论方面,利用菲涅尔公式和等效折射率计算公式仿真计算了这三种薄膜结构的SPR传感器的灵敏度和精确度,结果指出金银合金膜SPR传感器的灵敏度与银膜SPR传感器接近,是常规金膜SPR传感器的2.31倍,而半高峰宽仅为金膜和银膜SPR传感器的1.36倍.在稳定性方面,金银合金膜SPR传感器与金膜SPR传感器均具有良好的化学稳定性,而银膜SPR传感器较易氧化,使用寿命低,不常被采用.综上,金银合金膜在改善传感器灵敏度的同时,不会降低精度,是一种高灵敏、低成本、良好稳定性的SPR传感器敏感材料. 展开更多
关键词 金银合金薄膜 表面等离子体共振 波长检测型 灵敏度
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光波导分光光谱技术研究染料分子在玻璃表面的吸附特性 被引量:5
7
作者 邓琳 逯丹凤 祁志美 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2481-2487,共7页
光波导分光光谱技术利用光波导表面的消逝场敏感地测定有色物质亚单分子吸附层的偏振吸收光谱,非常适合于研究染料、颜料、荧光分子、量子点、金属纳米粒子、带色基的蛋白质等在固/液界面的吸附行为.本文使用宽频带卤钨灯、棱镜耦合的... 光波导分光光谱技术利用光波导表面的消逝场敏感地测定有色物质亚单分子吸附层的偏振吸收光谱,非常适合于研究染料、颜料、荧光分子、量子点、金属纳米粒子、带色基的蛋白质等在固/液界面的吸附行为.本文使用宽频带卤钨灯、棱镜耦合的薄膜玻璃光波导和基于电荷耦合器件(CCD)的光谱分析仪设计制作了具有时间分辨本领的光波导分光光谱装置,并利用该装置实时监测了罗丹明6G(R6G)和亚甲基蓝(MB)在玻璃表面的吸附特性.通过比较在横电(TE)和横磁(TM)偏振模式下的吸收光谱,发现R6G主要以二聚体和单体的形式吸附在玻璃表面,而MB主要以多聚体的形式吸附在玻璃表面,并分别估算了它们的平均取向角. 展开更多
关键词 表面吸附 光波导分光光谱技术 时间分辨 染料分子 聚合状态 平均取向角
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波长检测型表面等离子体共振传感器对硫堇电聚合成膜的原位分析 被引量:1
8
作者 龚晓庆 万秀美 +3 位作者 逯丹凤 高然 程进 祁志美 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期567-574,共8页
利用波长检测型表面等离子体共振(SPR)传感器对硫堇在金膜表面的电化学聚合成膜过程进行了跟踪分析.结果表明,在固定入射角下SPR共振波长随循环伏安扫描周数的增加而线性红移,表明聚硫堇膜的生长是匀速的;扫描100周后共振波长红移总量为... 利用波长检测型表面等离子体共振(SPR)传感器对硫堇在金膜表面的电化学聚合成膜过程进行了跟踪分析.结果表明,在固定入射角下SPR共振波长随循环伏安扫描周数的增加而线性红移,表明聚硫堇膜的生长是匀速的;扫描100周后共振波长红移总量为96.6 nm.对该实验结果进行理论拟合,得出聚硫堇膜的厚度约为71 nm.聚硫堇膜在酸性缓冲液中的电化学活性很高,其电化学反应过程受扩散控制,在一个完整的循环伏安扫描过程中SPR共振波长的变化完全可逆,说明聚硫堇膜的氧化反应和还原反应是一对可逆过程.与还原态聚硫堇膜相比,氧化态聚硫堇膜对应的SPR共振波长较大,说明氧化态聚硫堇膜折射率高. 展开更多
关键词 表面等离子体共振 电化学聚合 聚硫堇 共振波长 动力学分析
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介孔SiO2薄膜增敏SERS基底在消逝波激励下的特性表征 被引量:1
9
作者 赵乔 逯丹凤 +1 位作者 陈晨 祁志美 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2335-2341,共7页
采用溶胶-凝胶分子模板法在50 nm厚金膜表面制备约40 nm厚介孔二氧化硅(MPS)薄膜,然后在MPS薄膜表面静电自组装金纳米粒子(GNP)单层膜,形成的多层膜结构用作表面增强拉曼散射(SERS)基底.利用扫描电镜观测到MPS薄膜具有表面开口多孔结构... 采用溶胶-凝胶分子模板法在50 nm厚金膜表面制备约40 nm厚介孔二氧化硅(MPS)薄膜,然后在MPS薄膜表面静电自组装金纳米粒子(GNP)单层膜,形成的多层膜结构用作表面增强拉曼散射(SERS)基底.利用扫描电镜观测到MPS薄膜具有表面开口多孔结构,有助于小分子向薄膜内快速扩散.基于时域有限差分(FDTD)方法对电场分布的仿真结果指出,在表面等离子体共振(SPR)条件下分布于金膜与GNP之间的消逝场显著增强.由于空间重叠,该增强场能够高效激发MPS内富集的小分子拉曼信号,产生的拉曼信号还可免受金属作用的干扰.利用Kretschmann结构和尼罗蓝(NB)拉曼活性分子测试了Au/MPS/GNP基底在785 nm激发波长下的SERS效果,并与Au/GNP基底进行了比较.结果表明,在SPR条件下,Au/MPS/GNP基底能够导致较强的定向和背向拉曼信号,而且在586 cm-1处的背向拉曼信号强度是Au/GNP基底的40倍,这归功于MPS薄膜.进一步测试表明背向拉曼信号强度与NB浓度成正相关.这意味着Au/MPS/GNP基底具有良好的半定量检测本领. 展开更多
关键词 表面开口介孔二氧化硅薄膜 消逝场激励 定向和背向拉曼信号 半定量分析
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银膜表面等离子体耦合辐射特性的仿真分析
10
作者 陈晨 逯丹凤 +1 位作者 程进 祁志美 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2023-2028,共6页
表面等离子体耦合辐射(SPCE)是传统表面等离子体共振(SPR)的逆过程:当分子足够靠近金属薄膜表面时(<200 nm),其受激辐射的能量可以耦合成SPR模式并定向辐射到棱镜中.由于具有场增强特性、高收集效率和优异的表面选择性,SPCE作为一种... 表面等离子体耦合辐射(SPCE)是传统表面等离子体共振(SPR)的逆过程:当分子足够靠近金属薄膜表面时(<200 nm),其受激辐射的能量可以耦合成SPR模式并定向辐射到棱镜中.由于具有场增强特性、高收集效率和优异的表面选择性,SPCE作为一种新的表面分析技术已经在荧光和拉曼光谱领域得到了有效的应用.本文采用光学互易定理简化传统SPCE的计算方法.通过计算,我们得到了SPCE一维和二维辐射功率密度分布,表面选择性,辐射角的波长色散特性,辐射角半峰宽与银膜厚度的关系.仿真结果与已报到的实验结果吻合良好,验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 表面等离子体耦合辐射 光学互易定理 表面等离子体共振 荧光光谱学 拉曼光谱学
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基于色相算法的表面等离子体共振成像传感器对苯并芘的敏感特性 被引量:4
11
作者 范智博 龚晓庆 +2 位作者 逯丹凤 高然 祁志美 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1001-1009,共9页
报道了一种用于原位探测水中苯并芘的彩色表面等离子体共振成像(SPRI)传感器,该传感器既能提供直观的图像信息,又能借助色相算法定量分析待测物质的浓度及其吸附/脱附过程。首先利用自制的波长-图像同步检测型SPR传感器测试了裸金薄膜... 报道了一种用于原位探测水中苯并芘的彩色表面等离子体共振成像(SPRI)传感器,该传感器既能提供直观的图像信息,又能借助色相算法定量分析待测物质的浓度及其吸附/脱附过程。首先利用自制的波长-图像同步检测型SPR传感器测试了裸金薄膜芯片在不同入射角下的共振波长和共振图像,然后利用色相算法建立了SPR共振波长与图像色相的依赖关系,基于该依赖关系获得了SPR传感器最佳色相灵敏度对应的起始共振波长约为650 nm;另一方面,制备了聚四氟乙烯涂覆的SPR传感芯片,基于聚四氟乙烯膜对水中苯并芘的可逆富集作用实现了苯并芘的原位快速探测。实验取得以下4个结果:(1)在20-100 nmol?L-1浓度范围内彩色SPR图像的平均色相值随着苯并芘浓度的升高线性减小;(2)对100 nmol?L-1的苯并芘的响应和恢复时间分别约为7和5 s;(3)由于聚四氟乙烯膜的厚度大于SPR消逝场穿透深度,检测结果不受溶液折射率影响;(4)在聚四氟乙烯敏感膜厚度较小且不均匀的情况下,传感器容许获取敏感膜的不同厚度区域对苯并芘的色相灵敏度。实验结果有力地证明了这种彩色SPR图像传感器在生化物质检测中具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 彩色表面等离子体共振成像 色相 苯并芘 聚四氟乙烯富集层 原位检测
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基于色相算法的表面等离子体共振成像传感器 被引量:3
12
作者 范智博 龚晓庆 +3 位作者 逯丹凤 高然 邓耀华 祁志美 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期402-409,共8页
本文报道了一种基于色相算法的彩色表面等离子体共振(SPR)成像传感器,该传感器不仅能够对发生于SPR芯片表面的物理化学反应进行直观的图像观测,还能基于色相算法对这些表面反应进行定量分析。利用自制的波长/图像同步检测型SPR传感器,... 本文报道了一种基于色相算法的彩色表面等离子体共振(SPR)成像传感器,该传感器不仅能够对发生于SPR芯片表面的物理化学反应进行直观的图像观测,还能基于色相算法对这些表面反应进行定量分析。利用自制的波长/图像同步检测型SPR传感器,实验获得了不同共振波长对应的共振图像,然后借助色相算法求得每一幅共振图像对应的二维色相分布及其平均色相,建立了共振波长与图像平均色相的依赖关系,用于优化基于色相参数的SPR折射率灵敏度。实验选择起始共振波长为650nm,测得基于色相的折射率灵敏度为3 338/RIU,是基于共振波长的折射率灵敏度的1.49倍。利用彩色SPR成像技术能够直观地观测到金膜表面涂布的聚四氟乙烯薄膜的不均匀性,再通过计算图像局部区间的平均色相,可以定量获得不同薄膜厚度对应的折射率灵敏度。实验结果证明了基于色相算法的彩色SPR成像传感器明显优于常规SPR传感器。 展开更多
关键词 彩色表面等离子体共振成像 共振波长 色相 厚度不均匀性 折射率灵敏度
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基于光纤法布里——珀罗干涉仪的温度传感器 被引量:7
13
作者 段丹阳 程进 +2 位作者 高然 逯丹凤 祁志美 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第4期124-127,共4页
提出了一种基于光纤法布里—珀罗(F-P)干涉仪的温度传感器,传感器的敏感部分是一段两端研磨为平面的单模光纤,它的一端与一根单模传光光纤相接以形成一个反射面,另一端与空气接触形成另一个反射面,这两个反射面与敏感部分光纤形成本征光... 提出了一种基于光纤法布里—珀罗(F-P)干涉仪的温度传感器,传感器的敏感部分是一段两端研磨为平面的单模光纤,它的一端与一根单模传光光纤相接以形成一个反射面,另一端与空气接触形成另一个反射面,这两个反射面与敏感部分光纤形成本征光纤F-P干涉仪(IFPI)。分析了该光纤温度传感器的温度响应特性,制作了传感器原理样机,搭建了测试平台,并对原理样机进行了测试。在25~30℃的范围内对传感器进行了标定,测得温度响应灵敏度为21.504·2πrad/℃,温度分辨率为0.046℃。实验结果表明:该传感器对温度有较好的线性响应和较高的灵敏度,且制作工艺简单,成本低,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 光纤温度传感器 本征法布里-珀罗干涉仪 单模光纤 温度响应
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纳米多孔金膜表面等离子体共振效应的理论分析和传感应用 被引量:1
14
作者 王丽 逯丹凤 +3 位作者 高然 程进 张喆 祁志美 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1223-1229,共7页
纳米多孔金膜(NPGF)化学和热力学稳定性好,比表面积大,具有显著的表面等离子体共振(SPR)效应,适宜于用作SPR生化传感芯片。本文对NPGF的SPR效应进行了理论分析,得到了在NPGF/空气界面传播的表面等离子体色散曲线,获得了优化NPGF-SPR传... 纳米多孔金膜(NPGF)化学和热力学稳定性好,比表面积大,具有显著的表面等离子体共振(SPR)效应,适宜于用作SPR生化传感芯片。本文对NPGF的SPR效应进行了理论分析,得到了在NPGF/空气界面传播的表面等离子体色散曲线,获得了优化NPGF-SPR传感性能所需的最佳薄膜厚度约为60nm;在此基础上利用溅射沉积-化学脱合金两步法在玻璃基板上制备出大面积均匀的超薄NPGF,采用Krestchmann棱镜耦合结构测试了NPGF在可见-近红外波段的SPR共振光谱及其传感特性,通过利用菲涅耳公式并结合Bruggeman介电常数近似理论对测得的共振波长进行拟合,得出NPGF的孔隙率约为0.38。未经修饰的NPGF是亲水薄膜,能够有效富集水中的双酚A,使得NPGF-SPR传感器对双酚A的探测下限达到5nmol?L^(-1);经过疏水化处理后,NPGF对非极性苯并芘分子的富集能力获得显著增强,使得传感器对苯并芘的探测下限达到1 nmol?L^(-1)。 展开更多
关键词 纳米多孔金膜 传播表面等离子体共振 富集 高灵敏度 苯并芘
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介孔TiO2薄膜光波导共振传感器对苯并(a)芘的探测灵敏度 被引量:1
15
作者 万秀美 王丽 +2 位作者 龚晓庆 逯丹凤 祁志美 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2523-2531,共9页
采用溶胶-凝胶分子模板法在覆金的玻璃基底上制备了厚度约为295 nm的介孔TiO_2薄膜,再经表面化学修饰形成表面疏水的光波导共振(OWR)传感芯片,用于探测水中苯并(a)芘。利用Kretschmann棱镜耦合结构观测到OWR芯片在可见-近红外波段只有... 采用溶胶-凝胶分子模板法在覆金的玻璃基底上制备了厚度约为295 nm的介孔TiO_2薄膜,再经表面化学修饰形成表面疏水的光波导共振(OWR)传感芯片,用于探测水中苯并(a)芘。利用Kretschmann棱镜耦合结构观测到OWR芯片在可见-近红外波段只有一个共振波谷,基于相位匹配条件确定了该共振波谷对应于二级横磁导模(TM2);进一步利用Fresnel理论并结合Bruggeman介电常数近似方程对实验测得的导模共振波长进行拟合,得出介孔TiO_2薄膜的多孔度约为0.4;利用疏水介孔TiO_2薄膜OWR传感芯片对水中苯并(a)芘小分子进行了原位和离位探测,结果表明离位探测灵敏度比原位探测高2倍多,其最低检测限约为100 nmol·L^(-1);对比实验指出OWR传感芯片的多孔结构和疏水化处理都有助于提高芯片对苯并(a)芘的探测灵敏度。研究表明这种介孔TiO_2薄膜OWR传感芯片具有良好的稳定性,可重复利用。 展开更多
关键词 苯并(A)芘 光波导共振传感器 介孔TiO2薄膜 疏水处理 增敏
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基于介孔TiO_2薄膜等离子体波导的拉曼光谱技术研究
16
作者 万秀美 陈晨 +3 位作者 范智博 逯丹凤 高然 祁志美 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第13期263-270,共8页
利用溶胶-凝胶分子模板法在表面覆金的玻璃基底上制备275 nm厚的介孔二氧化钛(TiO_2)薄膜,形成等离子体波导(PW)传感芯片.利用菲涅耳公式拟合实验测得的导模共振波长,得出TiO_2薄膜的多孔度约为0.589.基于光学互易定理仿真分析了置于介... 利用溶胶-凝胶分子模板法在表面覆金的玻璃基底上制备275 nm厚的介孔二氧化钛(TiO_2)薄膜,形成等离子体波导(PW)传感芯片.利用菲涅耳公式拟合实验测得的导模共振波长,得出TiO_2薄膜的多孔度约为0.589.基于光学互易定理仿真分析了置于介孔导波层中的电偶极子的拉曼辐射角分布,结果表明:辐射到衬底中的拉曼光包含沿导模共振角辐射的定向信号和辐射角小于全反射角的非定向信号;前者需借助棱镜耦合器才能被探测到,后者可从芯片背面直接被探测到;从导波层直接辐射到空气中的拉曼光称为背向信号,它的角分布呈发散式,几乎不受棱镜耦合器影响;定向信号的最大功率值远大于非定向信号和背向信号的相应值.实验研究了吸附于介孔导波层中的结晶紫分子的拉曼光谱,采用体光束激发方式探测到了定向、非定向和背向拉曼信号,定向信号强度的最大值是非定向信号的2倍多,在使用棱镜耦合器前后测得的背向信号强度几乎不变. 展开更多
关键词 介孔薄膜等离子体波导 背向拉曼 定向拉曼 棱镜耦合器
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Glass/Ta2O5 Composite Waveguides for Application as an Integrated Polarimetric Interferometer
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作者 逯丹凤 祁志美 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2010年第10期110-113,共4页
A tapered thin film of Ta2O5 was deposited by the masked sputtering method on a single-mode slab glass waveguide to form a composite optical waveguide (COWG) with a great modal birefringence. With the prism-coupling... A tapered thin film of Ta2O5 was deposited by the masked sputtering method on a single-mode slab glass waveguide to form a composite optical waveguide (COWG) with a great modal birefringence. With the prism-coupling method the COWG was used as an integrated polarimetric interferometer for real-time detection of chemical and biological measurands. The refractive-index sensitivity of the interferometer was examined, and the refractive-index increments of different aqueous solutions were determined with the device. Response of the interferometer to protein adsorption and that to water temperature were investigated. The experimental results indicate that an increase of ΔT = 1°C for the temperature of water in the measuring chamber can lead to a phase-difference change of Δ = -28.5° 展开更多
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高灵敏度集成光偏振干涉仪特性及生化传感应用研究 被引量:1
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作者 逯丹凤 祁志美 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期319-326,共8页
利用射频溅射技术在平面单模玻璃波导表面局部淀积一层Ta_2O_5梯度薄膜,形成复合光波导芯片,结合棱镜耦合法制备了一种集成光偏振干涉传感器.基于四层平板波导模型理论分析了复合光波导表面折射率灵敏度S_(RI)与Ta_2O_5梯度薄膜等效厚度... 利用射频溅射技术在平面单模玻璃波导表面局部淀积一层Ta_2O_5梯度薄膜,形成复合光波导芯片,结合棱镜耦合法制备了一种集成光偏振干涉传感器.基于四层平板波导模型理论分析了复合光波导表面折射率灵敏度S_(RI)与Ta_2O_5梯度薄膜等效厚度T_(eq)的关系,结合实验测定的S_(RI)得出了本工作中所使用Ta_2O_5梯度薄膜的T_(eq)≈33.021 nm,进一步得出芯片吸附层厚度灵敏度S_(ad)≈(2.412×2π)nm^(-1).利用该复合波导偏振干涉仪结合Lorentz-Lorenz有效介质理论测得了市售食用白醋中醋酸的浓度,并以市售牛栏山二锅头洒为例进行了白酒掺水和掺甲醇的测试,结果表明,白酒掺水或甲醇前后的折射率改变量与掺杂量成准线性变化关系;原位实时监测了丁酰胆碱酯酶的动态吸附过程及细胞色素c/聚苯乙烯磺酸钠的分子自组装过程,并利用测得的位相差变化结合芯片吸附层厚度灵敏度S_(ad)获得了蛋白质表面覆盖度. 展开更多
关键词 复合光波导 偏振干涉 高灵敏度 生化检测
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铌酸锂波导电光重叠积分因子的波长依赖特性分析 被引量:8
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作者 李金洋 逯丹凤 祁志美 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期313-319,共7页
通过测量铌酸锂(LN)单模波导在不同波长下的半波电压,结合半波电压与电光重叠积分因子的依赖关系,实验发现了LN单模波导电光重叠积分因子随波长增大而迅速减小.另一方面,通过数值求解法分别得出了LN单模波导在不同波长的导模场分布和调... 通过测量铌酸锂(LN)单模波导在不同波长下的半波电压,结合半波电压与电光重叠积分因子的依赖关系,实验发现了LN单模波导电光重叠积分因子随波长增大而迅速减小.另一方面,通过数值求解法分别得出了LN单模波导在不同波长的导模场分布和调制电场分布以及二者的重叠积分因子,在理论上获得了与实验数据十分近似的结果.进一步的仿真分析指出LN单模波导电光重叠积分因子随波长增大而减小的规律主要来自于导模的光场中心随波长增大逐渐远离波导表面,向低电场强度区域靠近.这种电光重叠积分因子的波长依赖特性是导致LN波导半波电压随波长增大而非线性上升的原因之一,它将为基于LN波导的器件的设计和优化提供重要参考. 展开更多
关键词 铌酸锂波导 电光重叠积分因子 半波电压 波长依赖关系
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介孔SiO_2薄膜与金银合金薄膜相结合的大面积、高性能SERS基底 被引量:3
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作者 刘德龙 逯丹凤 +2 位作者 赵乔 陈晨 祁志美 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2015年第1期41-46,共6页
通过对涂布在金银合金薄膜表面的硅基凝胶膜进行高温热处理首次制备出均匀的大面积表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)基底.利用扫描电子显微镜观测到由硅基凝胶膜经高温脱模形成的介孔二氧化硅薄膜具有表面开... 通过对涂布在金银合金薄膜表面的硅基凝胶膜进行高温热处理首次制备出均匀的大面积表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)基底.利用扫描电子显微镜观测到由硅基凝胶膜经高温脱模形成的介孔二氧化硅薄膜具有表面开口结构,基底的X射线能量色散(EDX)谱揭示了高温热处理引起金银合金薄膜中的银原子流失,从而导致薄膜的纳米构造.通过测试基底对Nile blue(NB)和Crystal violet(CV)拉曼活性分子的SERS光谱,观测到在玻璃衬底与50 nm厚的金银合金薄膜之间插入20 nm厚金薄膜能够显著提高基底的SERS增强因子.测试了基底在水溶液样品(50 nmol·L-1 CV)中的浸渍时间对SERS信号的影响,结果指出SERS信号随浸渍时间的增加而增强并在30min后达到稳定,15 min浸渍时间对应的SERS信号强度达到其稳定值的85%.比对实验指出CV的SERS光谱与其溶液的常规拉曼光谱的峰位完全一致,揭示了介孔二氧化硅薄膜能够有效阻止SERS基底的金属成份对待测分子拉曼指纹谱的干扰.实验还证明了这种新型SERS基底对水溶液中NB的探测下限可达1 nmol·L-1. 展开更多
关键词 金银合金薄膜 介孔二氧化硅薄膜 SERS基底 大面积 高性能 探测下限
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