基于空间光杨氏干涉的光微流快速检测的研究与应用

发布时间：2020-05-21 12:02

【摘要】：高分辨的微尺度的化学分析技术在化学和生物分析中正在发挥着非常重要的作用。折射率作为液体物质本身的固有属性,能够反映液体本身的内部性质。示差折光检测器是通过监测参考池和样品池中溶液的折射率之差来测定样品池中样品溶液的折射率。但是,目前市场上示差折光检测器多数基于折射式的和平面光波导干涉式的。其中,折射式的示差折光检测器的精度容易受到外界温度、气压和样品密度的影响,对环境要求较为苛刻。基于平面光波导干涉式的示差折光检测器同样对环境温度变化有着高敏感性,而且测量生物样品前需要对样品和微流通道表面进行前处理,完成一次测量的周期太长(需要数小时至24小时),而且几乎不可能测量未知适配体的生物分子或者无法进行表面修饰以固定的生物分子。另外,折射式的和基于平面光波导干涉式的示差折光检测器难以实现分析仪器的集成化与微型化。为此,本文中我们设计了基于微流控芯片技术和空间光杨氏干涉技术的示差折光检测器,实现在自由溶液中对溶液进行无需标记的、体折射率的测量。具体工作如下:1.基于微流控芯片技术和空间光杨氏干涉技术的示差折光检测系统主要包括光源,微流控系统、流体控制系统、信号采集系统。我们选择He-Ne激光器作为光源;制备了以玻璃为基底的微流控芯片,通道长宽深分别为10 mm,200 um,50 um,两通道中心间距为2 mm;利用CO_2激光器在石英玻璃基底上制作了孔径大小为150 um、两孔间距为2 mm的双缝作为杨氏双缝;以雷弗注射泵作为流体控制系统;以像元大小为14 um、比特位为16,像素为1×2048的线阵CCD作为图像采集系统。2.我们基于MATLAB建立光干涉模型,对示差折光检测器的各项参数进行模拟,得到光干涉在CCD的模拟成像,利用快速傅立叶变换方法来得到CCD探测干涉光相位差变化的精度,并变化不同的CCD参数来选择合适的CCD的优化参数,最终得到图像传感器CCD的最优参数为像元大小为14 um,比特位深为16;在不考虑各种噪声的情况下,得到该系统单波长相位探测精度精度为3.4×10×2πrad。3.利用搭建好的示差折光检测系统对实际样品不同浓度的NaCl溶液进行了测试。折射率探测精度达10~(-5)RIU。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH741.4

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本文编号：2674261