D型环光子晶体光纤表面等离子体共振传感器

提出了一种中红外波段宽范围低折射率检测的D型环双芯光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。该结构为一个D型环,并在其内外表面都沉积一层金属层。采用全矢量有限元方法分析了该传感器的性能。结果表明,该传感器可以在中红外波段实现低折射率传感,并具有高传感灵敏度特性。分析物的折射率可检测范围为1.20~1.38,平均波长灵敏度和最大波长灵敏度可分别达到13717 nm/RIU和21150 nm/RIU,分辨率可达到1.94×10^(-5) RIU。该传感器可在化学、生物以及环境检测等领域有重要的应用。

差分干涉表面等离子体共振传感器的优化与验证

分析了影响相位调制的表面等离子体共振(SPR)传感器灵敏度及动态范围的各种因素。搭建了差分干涉SPR相位检测系统,使用matlab软件模拟了若干因素对该类传感器的灵敏度和动态范围的影响,并使用3种厚度的金膜进行了实验验证,同时实时测量了牛血清白蛋白与其抗体之间的反应过程。结果显示,入射角度对于灵敏度和动态范围没有影响,而入射光波长、所选金属的介电常数和金膜厚度这3个因素是起作用的。这3个因素中,金膜厚度是比较重要且最易调节的一个。选定金膜后,通过调节入射角和反应物浓度,将抗原抗体反应导致的相位变化限制在系统的线性范围内进行了实时检测。结果表明,对于波长为633nm的光源,在测量牛血清白蛋白与其抗体之间的反应过程中,兼顾灵敏度和动态范围的最优金膜厚度为48nm,此时动态范围为0.013 6RIU,灵敏度为6.67×10-7 RIU/0.01°。

三聚氰胺分子印迹表面等离子体共振传感器的制备及分析应用

以合成的烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)三酮为功能单体,三聚氰胺为模板分子,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,在表面等离子体共振(SPR)传感芯片上合成了分子印迹聚合物薄膜。根据印迹聚合物的朗格缪尔方程式,计算得到三聚氰胺和分子印迹聚合物之间的结合常数为1.40×10~8L/mol。此传感器显示出对模板分子三聚氰胺的高选择性,在p H=7.5的条件下,此传感器对三聚氰胺的响应最佳,线性范围为0.1-10.0 nmol/L(R=0.9991)。将此传感器用于牛奶和奶粉中三聚氰胺的检测,检出限分别为62.6 pmol/L和56.4 pmol/L(S/N=3),回收率分别为91.5%和92.0%。

基于D型光子晶体光纤的表面等离子体共振传感器

本文提出一种基于D型高灵敏度光子晶体光纤的表面等离子体共振低折射率传感器。D型光子晶体光纤结构更容易镀膜,且便于填充分析物,利用开口镀金结构能够更多激发等离激元。采用有限元法对其结构进行数值模拟,选择分析物折射率范围为1.2~1.29,研究空气孔、开口直径、镀膜厚度等结构参数对传感器性能的影响,对其结构进行优化。当分析物折射率为1.29时,传感器最大灵敏度达到17000 nm/RIU,分辨率达到6.0×10^(-6) RIU。

波导型表面等离子体共振传感器传感特性计算

介绍了集成波导型表面等离子体共振传感器工作原理和基本结构,用传统波导模式的分析法结合表面等离子体波的色散方程,计算集成波导型表面等离子体共振传感器理论模型的共振波长。通过基于菲涅耳方程的解析分析,得到了含有表面等离子体共振吸收峰的透射谱。通过比较不同折射率被测物的透射谱,粗略确定了集成波导型表面等离子体传感器的检测范围。

基于表面等离子体共振传感器的金胶体表征

设计了表面等离子体共振(SPR)传感器实验装置,制备了金膜和金纳米胶体溶液,测量了不同厚度金膜和不同浓度金胶体溶液的SPR角谱,得到了不同浓度金胶体溶液的折射率.

一种用于表面等离子体共振传感器的纳米多孔金膜

为了打破传统的表面等离子体共振(SPR)生物传感器灵敏度不高的限制,近年来纳米材料在SPR生物传感器中的运用得到广泛的研究。但是纳米材料的制备一般都比较困难而且费用高昂,这给研究带来了困难。笔者采用化学腐蚀法制备出一种纳米多孔金膜,利用扫描电子显微镜和光谱仪等测试手段对该金膜的结构和光学性质进行了分析,并将该金膜用于SPR生物传感器实验研究。结果表明,与传统的平面金膜相比,该纳米多孔金膜具有独特的局域表面等离子体共振效应。装配有该金膜的SPR生物传感器在对生物试剂的检测中灵敏度有了一定程度的提高,且该金膜的制备方法简单,成本低廉,完全可以替代传统的平面金膜使用。

基于分子印迹膜的表面等离子体共振传感器检测黄体酮

分别采用热聚合和光聚合的方法在金膜表面合成黄体酮分子印迹膜,并将其作为识别元件应用于表面等离子体共振传感器检测黄体酮.通过对其进行洗脱及吸附研究发现：采用乙腈/乙酸混合液可以快速将黄体酮洗脱下来,洗脱前后共振角分别移动了1.15°和0.72°;该传感器实现对黄体酮的最低检测限均为10-14 g/mL;在10-14-10-6 g/mL的浓度范围内,共振角度的变化与黄体酮浓度的负对数成线性关系.同时将具有黄体酮识别位点的分子印迹膜分别吸附浓度为10-4 g/mL的雌二醇,睾酮和睾酮丙酸酯溶液,结果显示均没有非特异性吸附作用.以上结果表明,基于黄体酮分子印迹膜的表面等离子体共振传感器能够对黄体酮实现快速定量的专一性检测.

表面等离子体共振传感器研究的新进展

表面等离子体共振传感器具有灵敏度高、免标记及检测快速等优点,在生命科学、药物开发、公共安全、环境污染检测等领域具有广阔的应用前景。高灵敏度、小型化、集成化、低成本、高可靠性是未来表面等离子共振传感器发展的主要方向。介绍了棱镜耦合复合结构表面等离子体共振传感器在提高灵敏度和分辨率方面的研究新进展,重点论述了光纤表面等离子体共振传感器的研究现状和发展趋势,并对高通量、多组分识别表面等离子体成像技术以及金属微纳结构(颗粒)局域表面等离子共振传感技术的应用前景进行了讨论。

光纤表面等离子体共振传感器研究进展

以光纤传输技术和表面等离子体共振技术有机结合的光纤表面等离子体共振传感器 ,是实现微量生物和化学活性物质定量测定的重要技术之一。介绍了表面等离子体共振的基本原理。

便携式表面等离子体共振传感器温度特性

采用美国德州仪器公司开发的Spreeta系列小型化SPR传感模块,实验研究了环境温度变化对便携式表面等离子体共振传感器工作特性的影响.发现随着温度的升高,共振角度向小角度方向移动,并提出了完整的理论分析模型.该模型讨论了环境温度变化对金属薄膜、棱镜、待测物的物理性质的影响,模拟结果与实验测量结果吻合得很好.

聚合物波导型表面等离子体共振传感器的特性研究

基于表面等离子体共振理论,将SU-8作为波导芯层材料,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为下包层材料,设计了一款聚合物波导型SPR传感器。理论计算了波导芯层折射率、被测物折射率、不同金属薄膜及其厚度等因素对表面等离子体共振曲线的影响。分析结果表明,在可测试范围内,被测物折射率越大,灵敏度越高;波导芯层折射率减小,共振峰向长波方向移动,被测物检测范围整体向折射率小的方向偏移,波导芯层折射率增大则相反。

基于表面等离子体共振传感器的尿微量白蛋白检测

检测尿微量白蛋白(MAU)可对轻微肾脏损害进行早期诊断,也可对高血压患者可能发生的心脑血管事件进行预测。实验将抗体通过巯基自组装固定于Au膜表面,研制了一种快速检测MAU的表面等离子体共振(SPR)生物传感器。结果表明:直接检测法可以检测到0.3μg/L的MAU,而纳米Au放大法检测限可以低至0.03μg/L。

微结构光纤表面等离子体共振传感器研究

采用有限元法模拟微结构光纤表面等离子体共振传感器.计算其共振波长和强度,为证实表面等离子体共振的产生,对比不同位置处传导模的分布.环形大孔中液体样品的折射率提高后,共振波长向长波移动,且共振峰值强度增大.该微结构光纤表面等离子体传感器对折射率变化的灵敏度达到10-4.

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

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.

表面接枝法制备睾酮素分子印迹表面等离子体共振传感器

构建了一种选择性检测睾酮素的分子印迹表面等离子体共振(Surface plasmon resonance,SPR)传感器。采用紫外光引发表面接枝技术,在固定引发转移终止剂的SPR芯片表面制备了以睾酮素为模板分子,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂的分子印迹膜(Molecularly imprinted film,MIF)。利用SPR在目标共振角处现场监测使MIF聚合成膜过程更易控。偏振调制-红外反射吸收光谱表征证明MIF接枝成功。原子力显微镜结果显示,MIF表面均匀散布着纳米尺寸的孔穴。利用SPR对2.5×10^(-16)~2.5×10^(-6)mol/L睾酮素进行吸附检测,检出限低至2.5×10^(-16)mol/L,对低浓度和高浓度的睾酮素吸附分段进行线性拟合,得到拟合线性方程分别为y=19.69+1.21x(R^2=0.9913)和y=11.5+0.45x(R^2=0.9895);睾酮素类似物雌二醇、雌三醇和黄体酮的吸附实验结果显示,此印迹膜对模板分子有很好的选择性;5次重复洗脱吸附后,MIF仍保持较好的传感性能,说明此传感器具有较高的稳定性和重复利用性;在人工尿液样品中测得的睾酮素回收率为85.2%~92.8%,说明此传感器可以用于实际样品测定。

基于自组装多层膜的葡萄糖表面等离子体共振传感器

利用伴刀豆球蛋白A和糖类的特异性相互作用,研制了葡萄糖表面等离子体共振传感器.传感器的敏感膜是构建于金膜表面的伴刀豆球蛋白A/葡聚糖自组装多层膜.在葡萄糖的存在下,该自组装多层膜被分解,引起表面等离子体共振信号的显著变化,信号变化的大小与葡萄糖的浓度相关.结果表明,利用该传感器可以选择性地检测0.1～50mmol·L-1浓度范围内的葡萄糖,且敏感膜可以多次再生使用.

SiO_2介孔薄膜修饰的红外表面等离子体共振传感器在波长测量模式下的特性研究

分别利用射频溅射法和溶胶-凝胶模板法,在玻璃基板上制备45nm厚的金膜和45nm厚的SiO2介孔薄膜,用作表面等离子体共振(SPR)芯片,然后基于Kretschmann结构和共振波长测量模式构建了近红外SPR传感器。实验表明,在宽带平行光入射条件下,随着入射角度(θ)的减小,共振波长(λR)红移,折射率灵敏度(S=&λR/n)迅速提高。在θ=8°时测得的折射率灵敏度为24241nm/RIU,是θ=15°所对应的灵敏度(2524.2nm/RIU)的9.6倍。与常规的裸金SPR传感器相比,在相同的共振波长下,SiO2介孔薄膜修饰层使得SPR共振吸收峰明显变窄,光谱分辨率升高。低浓度溶菌酶水溶液在θ=10°时测得的SPR近红外共振波长随溶菌酶浓度增大而线性红移,其斜率为&λR/C=1.5×107 nm.L/mol,即溶菌酶浓度增加6.67×10#8mol/L能够导致共振波长红移1nm。1×10#7 mol/L Cu2+溶液可使SPR共振波长红移3nm。

基于氧化铟锡的十重偏芯D型光子准晶光纤的高灵敏度表面等离子体共振传感器

设计并分析了一种高灵敏度表面等离子体共振(SPR)传感器,该传感器由偏芯D型结构的十重光子准晶光纤(PQF)组成,并局部涂覆氧化铟锡(ITO)。偏芯D型结构可以使液体分析更加方便,增强了纤芯模与SPP模之间的耦合,提高了传感灵敏度。采用有限元法对传感器的特性进行研究。结果表明,传感器的波长灵敏度随折射率(RIs)的增大而增大,最大波长灵敏度和分辨率分别为60000 nm/RIU和1.67×10^(−6) RIU。该传感器性能优良,在液体折射率测量方面具有很大的应用潜力。

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

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.