基于石墨烯基材料增强表面等离子共振效应的液体浓度传感研究
发布时间：2020-12-14 23:54
液体浓度是溶液的重要特性表征参量,液体浓度的高低对于溶液在其应用中的有效与有利利用有着至关重要的影响,能够在线、实时、快速及准确的传感检测液体浓度有着重要的工程应用意义。本论文旨在研究石墨烯基材料增强SPR的液体浓度传感技术,为液体浓度在线、实时、快速及准确的传感检测提供一种新的技术手段。论文基于石墨烯基材料对表面等离子共振效应的增强特性,设计了基于石墨烯基材料的棱镜型多层膜SPR传感结构,针对四种不同的待测介质溶液,对SPR传感结构中的选用材料与结构参数进行了优化,提出了分别采用石墨烯或氧化石墨烯等材料增强表面等离子共振效应的SPR液体浓度传感检测方法,并研究了它们的SPR液体浓度传感特性。通过理论研究和实验验证,分别建立了这四种液体浓度与SPR角的SPR传感关系模型。为实现基于石墨烯基材料的表面等离子共振技术在这四种液体浓度的光学传感检测应用提供了理论准备,并为实现基于石墨烯基材料的SPR技术在液体浓度光学传感器件领域的应用提供了方向。论文主要做了以下几个方面的研究工作。探讨了表面等离子共振的基本特性,研究了表面等离子共振的传感机理。研究了表面等离子共振效应的激发机理和特性,并研究...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 表面等离子共振传感类型
1.3.1 按SPR光谱激发方式分类
1.3.2 按SPR光谱调制方式分类
1.4 本文的主要研究内容
第2章 表面等离子共振传感与增强研究
2.1 表面等离子共振的传感技术
2.1.1 表面等离子体
2.1.2 表面等离子共振
2.1.3 表面等离子共振传感特性
2.2 表面等离子共振增强的石墨烯基材料
2.2.1 石墨烯
2.2.2 氧化石墨烯
2.3 表面等离子共振增强的纳米结构与纳米材料
2.3.1 金纳米线阵列
2.3.2 二维纳米材料
2.4 表面等离子共振数值计算方法
2.4.1 电磁波入射多层介质的反射理论
2.4.2 电磁场计算方法
2.5 本章小结
第3章 基于Graphene和GO增强SPR效应的葡萄糖和蔗糖浓度传感研究
3.1 引言
3.2 基于Graphene增强SPR效应的葡萄糖浓度传感研究
3.2.1 传感结构设计
3.2.2 传感特性研究
3.2.3 传感特性
3.3 基于GO增强SPR效应的蔗糖浓度传感研究
3.3.1 传感结构设计
3.3.2 传感特性研究
3.3.3 传感特性
3.4 本章小结
第4章 基于GO增强SPR效应的氯化钠浓度传感研究
4.1 引言
4.2 传感结构设计
4.3 传感特性研究
4.3.1 Au纳米线阵列层厚度的影响
4.3.2 GO厚度的影响
2厚度的影响"> 4.3.3 MoS2厚度的影响
2厚度的影响"> 4.3.4 TiO2厚度的影响
4.3.5 ZnO厚度的影响
4.3.6 传感特性
4.4 本章小结
第5章 基于GO增强SPR效应的乙醇浓度传感研究
5.1 引言
5.2 传感结构设计
5.3 传感特性研究
5.3.1 Au厚度的影响
5.3.2 GO厚度的影响
2厚度的影响"> 5.3.3 MoS2厚度的影响
2厚度的影响"> 5.3.4 TiO2厚度的影响
5.3.5 ZnO厚度的影响
5.3.6 传感特性
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光谱分析的液体浓度检测系统[J]. 蔡爱平,王海晖. 仪表技术与传感器. 2019(11)
[2]基于曲面拟合的超声波液体浓度高精度测量方法[J]. 吴黎杰,蒋志迪,吴振谦. 传感技术学报. 2018(08)
[3]石墨烯基材料的生物医用性能及其应用[J]. 詹世平,闫思圻,赵启成,王卫京,李鸣明. 材料导报. 2017(13)
[4]基于宽带光源的光纤SPR特性的仿真及实验分析[J]. 李婷婷,邢砾云,孙玉锋,王敏,崔洪亮. 半导体光电. 2015(01)
[5]牛血清白蛋白-三聚氰胺偶联物修饰的表面等离子体激元共振芯片检测三聚氰胺含量[J]. 刘珊珊,衣馨瑶,王建秀. 分析化学. 2014(05)
[6]Nonlinear optical properties of graphene-based materials[J]. LIU ZhiBo 1,ZHANG XiaoLiang 1,2,YAN XiaoQing 1,3,CHEN YongSheng 3 & TIAN JianGuo 1 1 Key Laboratory of Weak Light Nonlinear Photonics,Ministry of Education;Teda Applied Physics School and School of Physics,Nankai University,Tianjin 300071,China;2 College of Physics and Optoelectronics,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China;3 Key Laboratory of Functional Polymer Materials and Center for Nanoscale Science & Technology,Institute of Polymer Chemistry,College of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
[7]High sensitivity refractive index gas sensing enhanced by surface plasmon resonance with nano-cavity antenna array[J]. 赵华君. Chinese Physics B. 2012(08)
[8]基于光表面等离子波共振的矿井瓦斯检测技术研究[J]. 付华,李立军,陈子春. 压电与声光. 2011(03)
[9]光纤光栅传感器检测液体浓度[J]. 荣民,张连水. 激光与光电子学进展. 2008(05)
[10]表面等离子谐振(SPR)生化分析仪的研制与发展[J]. 崔大付,张璐璐,王于杰,李辉,刘长春. 现代科学仪器. 2007(02)
博士论文
[1]基于微结构光纤的气体和表面等离子体共振传感器研究[D]. 栾楠楠.天津大学 2015
硕士论文
[1]太赫兹金属阵列局域表面等离子体气体传感技术研究[D]. 龚海彬.深圳大学 2018
[2]基于液体浓度光学测量的实验研究[D]. 张静.东北师范大学 2015
[3]基于超声波的糖溶液浓度检测系统设计[D]. 刘健.哈尔滨理工大学 2013
[4]基于FBG-FP腔的温度与液体浓度测量方法研究[D]. 徐永华.东北大学 2012
[5]基于SPR技术的中药制剂检测方法研究[D]. 王家璐.哈尔滨工程大学 2012
[6]基于光子晶体光纤的液体浓度检测方法研究[D]. 刘京.东北大学 2010
[7]基于双锥光纤传感技术实现液体浓度测量的新方法[D]. 张艳丽.吉林大学 2008
本文编号：2917245
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 表面等离子共振传感类型
1.3.1 按SPR光谱激发方式分类
1.3.2 按SPR光谱调制方式分类
1.4 本文的主要研究内容
第2章 表面等离子共振传感与增强研究
2.1 表面等离子共振的传感技术
2.1.1 表面等离子体
2.1.2 表面等离子共振
2.1.3 表面等离子共振传感特性
2.2 表面等离子共振增强的石墨烯基材料
2.2.1 石墨烯
2.2.2 氧化石墨烯
2.3 表面等离子共振增强的纳米结构与纳米材料
2.3.1 金纳米线阵列
2.3.2 二维纳米材料
2.4 表面等离子共振数值计算方法
2.4.1 电磁波入射多层介质的反射理论
2.4.2 电磁场计算方法
2.5 本章小结
第3章 基于Graphene和GO增强SPR效应的葡萄糖和蔗糖浓度传感研究
3.1 引言
3.2 基于Graphene增强SPR效应的葡萄糖浓度传感研究
3.2.1 传感结构设计
3.2.2 传感特性研究
3.2.3 传感特性
3.3 基于GO增强SPR效应的蔗糖浓度传感研究
3.3.1 传感结构设计
3.3.2 传感特性研究
3.3.3 传感特性
3.4 本章小结
第4章 基于GO增强SPR效应的氯化钠浓度传感研究
4.1 引言
4.2 传感结构设计
4.3 传感特性研究
4.3.1 Au纳米线阵列层厚度的影响
4.3.2 GO厚度的影响
2厚度的影响"> 4.3.3 MoS2厚度的影响
2厚度的影响"> 4.3.4 TiO2厚度的影响
4.3.5 ZnO厚度的影响
4.3.6 传感特性
4.4 本章小结
第5章 基于GO增强SPR效应的乙醇浓度传感研究
5.1 引言
5.2 传感结构设计
5.3 传感特性研究
5.3.1 Au厚度的影响
5.3.2 GO厚度的影响
2厚度的影响"> 5.3.3 MoS2厚度的影响
2厚度的影响"> 5.3.4 TiO2厚度的影响
5.3.5 ZnO厚度的影响
5.3.6 传感特性
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光谱分析的液体浓度检测系统[J]. 蔡爱平,王海晖. 仪表技术与传感器. 2019(11)
[2]基于曲面拟合的超声波液体浓度高精度测量方法[J]. 吴黎杰,蒋志迪,吴振谦. 传感技术学报. 2018(08)
[3]石墨烯基材料的生物医用性能及其应用[J]. 詹世平,闫思圻,赵启成,王卫京,李鸣明. 材料导报. 2017(13)
[4]基于宽带光源的光纤SPR特性的仿真及实验分析[J]. 李婷婷,邢砾云,孙玉锋,王敏,崔洪亮. 半导体光电. 2015(01)
[5]牛血清白蛋白-三聚氰胺偶联物修饰的表面等离子体激元共振芯片检测三聚氰胺含量[J]. 刘珊珊,衣馨瑶,王建秀. 分析化学. 2014(05)
[6]Nonlinear optical properties of graphene-based materials[J]. LIU ZhiBo 1,ZHANG XiaoLiang 1,2,YAN XiaoQing 1,3,CHEN YongSheng 3 & TIAN JianGuo 1 1 Key Laboratory of Weak Light Nonlinear Photonics,Ministry of Education;Teda Applied Physics School and School of Physics,Nankai University,Tianjin 300071,China;2 College of Physics and Optoelectronics,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China;3 Key Laboratory of Functional Polymer Materials and Center for Nanoscale Science & Technology,Institute of Polymer Chemistry,College of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
[7]High sensitivity refractive index gas sensing enhanced by surface plasmon resonance with nano-cavity antenna array[J]. 赵华君. Chinese Physics B. 2012(08)
[8]基于光表面等离子波共振的矿井瓦斯检测技术研究[J]. 付华,李立军,陈子春. 压电与声光. 2011(03)
[9]光纤光栅传感器检测液体浓度[J]. 荣民,张连水. 激光与光电子学进展. 2008(05)
[10]表面等离子谐振(SPR)生化分析仪的研制与发展[J]. 崔大付,张璐璐,王于杰,李辉,刘长春. 现代科学仪器. 2007(02)
博士论文
[1]基于微结构光纤的气体和表面等离子体共振传感器研究[D]. 栾楠楠.天津大学 2015
硕士论文
[1]太赫兹金属阵列局域表面等离子体气体传感技术研究[D]. 龚海彬.深圳大学 2018
[2]基于液体浓度光学测量的实验研究[D]. 张静.东北师范大学 2015
[3]基于超声波的糖溶液浓度检测系统设计[D]. 刘健.哈尔滨理工大学 2013
[4]基于FBG-FP腔的温度与液体浓度测量方法研究[D]. 徐永华.东北大学 2012
[5]基于SPR技术的中药制剂检测方法研究[D]. 王家璐.哈尔滨工程大学 2012
[6]基于光子晶体光纤的液体浓度检测方法研究[D]. 刘京.东北大学 2010
[7]基于双锥光纤传感技术实现液体浓度测量的新方法[D]. 张艳丽.吉林大学 2008
本文编号：2917245
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/2917245.html
