基于表面等离子体共振及酶抑制光谱吸收原理的农药检测方法研究
发布时间：2021-03-09 06:02
农药作为一种能够有效保障农林牧业生产的杀虫剂,在提高作物产量及防治病虫害等方面起着关键作用。但其在农产品中的残留却严重威胁着人们的身体健康。为确保农药不通过蔬菜、水果等食用途径进入人体循环,对其残留的有效检测迫在眉睫。本研究以光作为传感介质,从生物传感表面等离子体传感检测（surface plasmon resonance sensor,SPR）和酶抑制光谱吸收特性两个方面探索研究更简单便携且能够抑制温度干扰的现场快速检测方法。首次提出了针对SPR折射率温度特性的矩阵测量方案、用于角度扫描式SPR的双角度入射方法、用于提高数据精度的分段线性修正交叉矩阵法、棱镜SPR双入射角（dual-incident）以及光纤SPR双入射波长（dual-wavelength）测量方法。建立了基于酶抑制原理的农药浓度光谱定量检测模型并开展了基于单传感器数据分组融合的农药残留检测研究。本论文的主要工作分为五个部分:第一部分:构建完善的SPR数学模型。根据电磁波在介质中传播的Maxwell方程组及其边界条件模型,模拟出光激发表面等离子体共振的过程及共振条件,结合全反射条件及多层膜反射,推导出棱镜Kretsc...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２清华大学表面等离子共振成像??
ＬＲＳＰＲ。该结构优化了其共振曲线特性、增强了电场，使得对液相和对气体的分??辨率分别可达?８．１ｘｌ〇＿８ＲＩＵ?和?３．５ｘｌＯ＿７ＲＩＵ。??图１．２清华大学表面等离子共振成像??＾￥３丨３等［１９］人利用ＬＲＳＰＲ实现了对蛋白质和细菌的检测，其检测灵敏度相??对于传统ＳＰＲ提升了?５－１０倍。结合微流控技术与ＳＰＲ成像（ＳＰＲｉｍａｇｉｎｇ，ＳＰＲＩ）??等新技术，ＳＰＲ传感器实现了芯片级别的多通道同时测量，极大的丰富了??Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ结构ＳＰＲ的应用。ＳＰＲＩ是ＳＰＲ技术与ＣＣＤ成像技术结合联用而??实现高通量快速检测的分析新方法。相比角度调制ＳＰＲ需要高精度角度扫描机??６??
Ｏｔｔｏｆ／ｉ?构?Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ?结构??图１．１两种棱镜耦合ＳＰＲ结构图??棱镜耦合ＳＰＲ?—直是研宄的热点，主要集中于对表面等离子共振现象的激??发增强机理、提升性能指标以及与其它新技术联用来拓展其应用。如在传统ＳＰＲ??基础上改进来的长程?ＳＰＲ（Ｌｏｎｇ－ｒａｎｇｅ?ＳＰＲ，ＬＲＳＰＲ），由?Ｓａｒｉｄ［１６］提出，Ｍａｔｓｕｂａｒａ［１７］??等人首次将其应用于生物传感领域。典型的构成ＬＲＳＰＲ的模式为在传统ＳＰＲ的??棱镜和金属膜之间增加一层或多层介质来优化共振曲线特性，提高性能指标。由??于ＬＲＳＰＲ表面等离子波的衰减小，传播长，且金属膜两侧的表面等离子波相互??耦合使得电磁场强度提高了一个数量级，其具备了更高的灵敏度。石恒等人在??长程ＳＰＲ理论分析基础上提出了一种基于ＭｇＦ２－Ａｕ－ＭｇＦ２薄膜的对称结构??ＬＲＳＰＲ。该结构优化了其共振曲线特性、增强了电场，使得对液相和对气体的分??辨率分别可达?８．１ｘｌ〇＿８ＲＩＵ?和?３．５ｘｌＯ＿７ＲＩＵ。??图１．２清华大学表面等离子共振成像??＾￥３丨３等［１９］人利用ＬＲＳＰＲ实现了对蛋白质和细菌的检测，其检测灵敏度相??对于传统ＳＰＲ提升了?５－１０倍。结合微流控技术与ＳＰＲ成像（ＳＰＲｉｍａｇｉｎｇ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纸质微流控芯片的农药检测系统[J]. 毛罕平,左志强,施杰,杨宁,HUANG J S,严玉婷. 农业机械学报. 2017(05)
[2]基于荧光光谱的生菜农药残留检测[J]. 孙俊,周鑫,毛罕平,武小红,杨宁,张晓东. 农业工程学报. 2016(19)
[3]可见-近红外光谱的小麦硬度预测模型预处理方法的研究[J]. 惠光艳,孙来军,王佳楠,王乐凯,戴常军. 光谱学与光谱分析. 2016(07)
[4]同步荧光光谱法测定橙汁中原果汁的含量[J]. 毛立新,张晓丽,范三红. 食品工业科技. 2016(06)
[5]基于单传感器补偿融合的农药检测系统设计[J]. 罗伟,李淼,张健,李华龙,高翔. 中国激光. 2016(01)
[6]紫外分光光度法测定防锈液中苯并三氮唑质量浓度[J]. 赵强,李嘉仪,李欣. 轴承. 2016(01)
[7]基于径向基函数神经网络的波束形成算法[J]. 张宝军,卢梦怡,陈治清,曹雅萍. 西安邮电大学学报. 2015(06)
[8]有机磷农药残留光化学传感器设计与实现[J]. 翁士状,李淼,高翔,罗伟,李华龙. 激光杂志. 2015(09)
[9]一种煤炭近红外光谱数据预处理方法研究[J]. 李明,李翠,雷萌. 工矿自动化. 2015(01)
[10]A surface plasmon resonance imaging system for the stimulated living cell analysis[J]. 张璐璐,陈兴,杜洋,张倩,李辉,孙建海,崔大付. Optoelectronics Letters. 2015(01)
博士论文
[1]基于光谱吸收/表面增强拉曼光谱的有机磷农药残留快速分析检测研究[D]. 翁士状.中国科学技术大学 2015
[2]基于多源信息融合的龙井茶产地鉴别研究[D]. 贾文珅.吉林大学 2014
[3]表面等离子体子共振成像系统的研制和应用[D]. 周超.浙江大学 2013
[4]表面等离子体共振传感的新现象、新方法及其温度特性研究[D]. 林开群.中国科学技术大学 2009
本文编号：3072380
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２清华大学表面等离子共振成像??
ＬＲＳＰＲ。该结构优化了其共振曲线特性、增强了电场，使得对液相和对气体的分??辨率分别可达?８．１ｘｌ〇＿８ＲＩＵ?和?３．５ｘｌＯ＿７ＲＩＵ。??图１．２清华大学表面等离子共振成像??＾￥３丨３等［１９］人利用ＬＲＳＰＲ实现了对蛋白质和细菌的检测，其检测灵敏度相??对于传统ＳＰＲ提升了?５－１０倍。结合微流控技术与ＳＰＲ成像（ＳＰＲｉｍａｇｉｎｇ，ＳＰＲＩ）??等新技术，ＳＰＲ传感器实现了芯片级别的多通道同时测量，极大的丰富了??Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ结构ＳＰＲ的应用。ＳＰＲＩ是ＳＰＲ技术与ＣＣＤ成像技术结合联用而??实现高通量快速检测的分析新方法。相比角度调制ＳＰＲ需要高精度角度扫描机??６??
Ｏｔｔｏｆ／ｉ?构?Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ?结构??图１．１两种棱镜耦合ＳＰＲ结构图??棱镜耦合ＳＰＲ?—直是研宄的热点，主要集中于对表面等离子共振现象的激??发增强机理、提升性能指标以及与其它新技术联用来拓展其应用。如在传统ＳＰＲ??基础上改进来的长程?ＳＰＲ（Ｌｏｎｇ－ｒａｎｇｅ?ＳＰＲ，ＬＲＳＰＲ），由?Ｓａｒｉｄ［１６］提出，Ｍａｔｓｕｂａｒａ［１７］??等人首次将其应用于生物传感领域。典型的构成ＬＲＳＰＲ的模式为在传统ＳＰＲ的??棱镜和金属膜之间增加一层或多层介质来优化共振曲线特性，提高性能指标。由??于ＬＲＳＰＲ表面等离子波的衰减小，传播长，且金属膜两侧的表面等离子波相互??耦合使得电磁场强度提高了一个数量级，其具备了更高的灵敏度。石恒等人在??长程ＳＰＲ理论分析基础上提出了一种基于ＭｇＦ２－Ａｕ－ＭｇＦ２薄膜的对称结构??ＬＲＳＰＲ。该结构优化了其共振曲线特性、增强了电场，使得对液相和对气体的分??辨率分别可达?８．１ｘｌ〇＿８ＲＩＵ?和?３．５ｘｌＯ＿７ＲＩＵ。??图１．２清华大学表面等离子共振成像??＾￥３丨３等［１９］人利用ＬＲＳＰＲ实现了对蛋白质和细菌的检测，其检测灵敏度相??对于传统ＳＰＲ提升了?５－１０倍。结合微流控技术与ＳＰＲ成像（ＳＰＲｉｍａｇｉｎｇ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于纸质微流控芯片的农药检测系统[J]. 毛罕平,左志强,施杰,杨宁,HUANG J S,严玉婷. 农业机械学报. 2017(05)
[2]基于荧光光谱的生菜农药残留检测[J]. 孙俊,周鑫,毛罕平,武小红,杨宁,张晓东. 农业工程学报. 2016(19)
[3]可见-近红外光谱的小麦硬度预测模型预处理方法的研究[J]. 惠光艳,孙来军,王佳楠,王乐凯,戴常军. 光谱学与光谱分析. 2016(07)
[4]同步荧光光谱法测定橙汁中原果汁的含量[J]. 毛立新,张晓丽,范三红. 食品工业科技. 2016(06)
[5]基于单传感器补偿融合的农药检测系统设计[J]. 罗伟,李淼,张健,李华龙,高翔. 中国激光. 2016(01)
[6]紫外分光光度法测定防锈液中苯并三氮唑质量浓度[J]. 赵强,李嘉仪,李欣. 轴承. 2016(01)
[7]基于径向基函数神经网络的波束形成算法[J]. 张宝军,卢梦怡,陈治清,曹雅萍. 西安邮电大学学报. 2015(06)
[8]有机磷农药残留光化学传感器设计与实现[J]. 翁士状,李淼,高翔,罗伟,李华龙. 激光杂志. 2015(09)
[9]一种煤炭近红外光谱数据预处理方法研究[J]. 李明,李翠,雷萌. 工矿自动化. 2015(01)
[10]A surface plasmon resonance imaging system for the stimulated living cell analysis[J]. 张璐璐,陈兴,杜洋,张倩,李辉,孙建海,崔大付. Optoelectronics Letters. 2015(01)
博士论文
[1]基于光谱吸收/表面增强拉曼光谱的有机磷农药残留快速分析检测研究[D]. 翁士状.中国科学技术大学 2015
[2]基于多源信息融合的龙井茶产地鉴别研究[D]. 贾文珅.吉林大学 2014
[3]表面等离子体子共振成像系统的研制和应用[D]. 周超.浙江大学 2013
[4]表面等离子体共振传感的新现象、新方法及其温度特性研究[D]. 林开群.中国科学技术大学 2009
本文编号：3072380
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