一种金—氟化镁波导式表面等离子体共振传感结构的研究

发布时间：2017-10-18 23:35

  本文关键词：一种金—氟化镁波导式表面等离子体共振传感结构的研究

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【摘要】：表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)检测技术是一种高灵敏与无须标记的传感方法,被广泛应用于生物、化学等研究领域。随着应用研究的不断发展,由SPR的基础上发展出了波导式表面等离子体共振(plasmon waveguide resonance,PWR)的传感结构。与传统SPR相比,PWR具有更窄的共振曲线,更高的电场强度与更深的穿透深度,因此具有更广的动态范围与更高的折射率分辨率。PWR具备的这些特点使其广泛适用于体测量(bulk measurement)与大生物分子探测。本文中,我们提出了一种金-氟化镁波导式表面等离子体传感结构,相对于需要精确匹配膜层厚度的氟化镁-金-氟化镁对称式波导结构,本传感器对膜厚精度要求更低,是一种更加容易实现的PWR结构。相对于金-二氧化硅PWR传感结构,由于氟化镁比二氧化硅折射率更低,我们的传感结构具有更高的折射率分辨率。我们对该传感结构与传统金膜SPR的性能进行了对比分析,理论计算与流道实验结果均表明该波导传感器与传统Kretschmann结构的SPR相比具有更好的性能。该传感结构具有对膜厚不敏感,低成本,构建简易实用等特点,适用于高灵敏度与高精度的测量分析,在化学、生物等研究领域中均具有潜力。
【关键词】：SPR PWR 多层膜设计
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O53
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 引言7-10
• 1.1 研究背景7
• 1.2 SPR的发展与分类7-8
• 1.2.1 SPR的发展7-8
• 1.2.2 SPR的分类8
• 1.3 PWR的发展与本文简介8-10
• 第2章 SPR探测原理10-21
• 2.1 表面等离子体波概念简介10-12
• 2.2 表面等离子体共振原理12-15
• 2.3 多层膜理论15-21
• 2.3.1 多层膜模型电场理论15-19
• 2.3.2 多层膜的反射理论19-21
• 第3章 膜层的制备21-37
• 3.1 薄膜生长与影响因素21-25
• 3.1.1 薄膜的生长过程21-22
• 3.1.2 影响薄膜的主要因素22-25
• 3.2 真空蒸发镀制氟化镁薄膜25-36
• 3.2.1 真空蒸发镀膜技术简介25-26
• 3.2.2 氟化镁薄膜的镀制26-36
• 3.3 直流磁控溅射镀制金膜36-37
• 第4章 波导传感器实验部分37-53
• 4.1 结构与理论分析37-42
• 4.2 PWR成像系统42-44
• 4.3 葡萄糖浓度梯度实验44-48
• 4.4 实验结果与分析48-53
• 第5章 总结与展望53-55
• 5.1 论文总结53-54
• 5.2 工作展望54-55
• 参考文献55-59
• 致谢59-61
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果61

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本文编号：1057790