基于数字图像的多孔硅微阵列中折射率变化的并行检测

发布时间：2020-10-20 19:03

【摘要】：多孔硅(Porous Silicon,PSi),具有比表面积大、生物活性好、吸附性强、生物兼容性好等优点,它被广泛用于光学生物传感器的基底材料,以多孔硅为基底的微阵列芯片对生物检测具有免标记、可定量等优点,近年来针对这些应用开展探索和研究掀起了热潮。本文基于PSi微阵列的数字图像,提出了一种高灵敏度的测量折射率变化的新方法。在氦氖激光激发下,采用数字成像设备获得具有微腔结构的阵列单元的反射光图像,我们通过计算图像的平均灰度值变化来检测单元的折射率变化量。该方法可检测出每一个阵列单元折射率变化量的10~(-4)量级,可用于检测多孔硅微阵列生物芯片中因生物反应引起的折射率变化,从而实现免标记、快速、并行的生物检测。本论文研究内容包括三个部分:(1)成功制备出多孔硅微腔微阵列芯片,阵列分布为9×9,直径为500μm。(2)采用转移矩阵法理论仿真出缺陷态波长与入射角度的关系,并根据这种关系阐述了角度测量法机理;同时还采用转移矩阵法理论仿真出折射率的变化量与入射角度的关系、反射率的变化量与入射角度的关系。(3)制备了多孔硅为基底的微阵列芯片,采用数字成像设备获得具有微腔结构的阵列单元的反射光图像,用数字处理软件把把图像转化成灰度图,并最大范围的分割出阵列单元的中间区域,然后计算出区域中的平均灰度值,从而用灰度值的变化量来表示折射率的变化量。此方法可检测出每一个阵列单元10~(-4)的折射率变化量,从而可检测出因生物特异性结合而引起的折射率的变化,实现免标记、快速、并行的生物检测。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ127.2;TB383.4
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 多孔硅材料的概述
        1.1.1 多孔硅材料基本概念
        1.1.2 多孔硅材料研究背景及现状
        1.1.3 多孔硅材料应用
    1.2 微阵列芯片的概述
        1.2.1 微阵列芯片基本概念
        1.2.2 微阵列芯片研究背景及现状
        1.2.3 微阵列芯片检测技术
    1.3 多孔硅为基底生物芯片研究
    1.4 论文研究意义及主要创新
    1.5 论文主要研究概要
第二章 多孔硅微阵列芯片的制备
    2.1 多孔硅介绍
    2.2 多孔硅制备原理
    2.3 多孔硅发光原理
    2.4 多孔硅光子晶体概述
        2.4.1 多孔硅布拉格反射镜原理
        2.4.2 多孔硅微腔原理
    2.5 微阵列芯片的制备原理
        2.5.1 实验仪器及材料
        2.5.2 微阵列芯片制备过程
    2.6 小结
第三章 多孔硅微腔微阵列测量原理
    3.1 多孔硅微腔介绍
    3.2 角度测量法原理
    3.3 折射率变化量与入射角度关系
    3.4 反射率变化量与入射角度的关系
    3.5 小结
第四章 数字图像法检测多孔硅微腔微阵列
    4.1 灰度值概念
    4.2 介绍
    4.3 实验部分
        4.3.1 实验仪器与材料
        4.3.2 多孔硅微腔微阵列制备
    4.4 多孔硅微腔微阵列芯片检测
    4.5 用数字图像法对多孔硅微腔微阵列器件进行成像
    4.6 结果与分析
    4.7 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 未来展望
参考文献
发表文章目录
致谢

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本文编号：2849044