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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

发布时间:2018-05-22 20:52

  本文选题:彩色表面等离子体共振成像 + 色相 ; 参考:《物理化学学报》2017年05期


【摘要】: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。
[Abstract]:A color surface plasmon resonance imaging (SPRI) sensor for in situ detection of benzopyrene in water is reported. The sensor can provide visual image information. It can also be used to quantitatively analyze the concentration and adsorption / desorption process of the substance to be measured by hue algorithm. At first, the resonance wavelength and resonance image of bare gold film chip at different incident angles were tested by using a self-made wavelength and image synchronous detection SPR sensor, and then the dependence of SPR resonance wavelength on image hue was established by using hue algorithm. Based on the dependence, the initial resonance wavelength corresponding to the optimal color sensitivity of SPR sensor is about 650 nm. On the other hand, the PTFE coated SPR sensor chip is fabricated. Based on the reversible enrichment of benzopyrene in water by polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane, in situ rapid detection of benzopyrene was achieved. The experimental results are as follows: 1) the average chromatic value of the color SPR image decreases linearly with the increase of benzo pyrene concentration in the range of 20-100 nmol?L-1. The response and recovery time of the color SPR image to the benzo pyrene of 100 nmol?L-1 are about 7 and 5 times respectively) due to the increase of benzo pyrene concentration. The thickness of PTFE film is larger than the penetration depth of SPR evanescent field. The results are not affected by the refractive index of the solution. When the thickness of PTFE sensitive film is small and uneven, the sensor allows to obtain the chromatic sensitivity of the sensitive film to benzo pyrene in different thickness regions. The experimental results show that the color SPR image sensor has a good application prospect in the detection of biochemical substances.
【作者单位】: 中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室;中国科学院大学;国民核生化灾害防护国家重点实验室;
【基金】:国家重点基础研究发展规划项目(973)(2015CB352100) 国家自然科学基金(61377064,61675203) 中科院科研装备研制项目(YZ201508)资助~~
【分类号】:TP212;X832

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本文编号:1923561

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