表面等离子体共振（SPR）检测仪器设计与实现.pdf

浙江大学
硕士学位论文
表面等离子体共振(SPR)检测仪器设计与实现
姓名:宓云軿
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:王晓萍
20070501
摘要基于表面等离子体共振琒募嗖庖瞧骶哂辛槊舳高、检测速度快、样品消耗量少、无需标记生物样品等特点,能够广泛应用于化学、生物、环境、食品、医疗、制药等领域。但是,目前国内外大部分瞧鞫即嬖诮峁垢杂、体积庞大、成本高等缺点,限制了其在现场监测、实时分析等方砸的运用。因此,研制小体积低成本的觳庖瞧鳎厝荒芄煌乒鉙技术在各领域的应用,产生巨大的社会效益和经济效益。本研究在仔细分析和研究觳庖瞧饔τ昧煊颉⑾肿春头⒄骨魇埔约按ǜ性淼基础上,自主开发了一套小型觳庖瞧鳌8靡瞧髦饕0⊿传感器、微流恒速进样系统、数据采集与检测电路以及计算机数据分析处理软件。传感器采用宽光束入射的非扫描式角度调制方式,简化了传统具有可动部件的角度扫描方式,简化了ǜ器结构,减小了体积。微流恒速进样系统由高精度注射泵和智能多位阀组成,能够控制少量样品进样速度的恒定,进行样品、缓冲液和再生液的自动选择进样,保证测量过程的自动完成。数据采集与检测系统和计算机数据分析处理软件为瞧魈峁┝饲看蟮数据采集与分析处理功能,使其具有实用性强、操作方便等特点。利用自行设计的小型觳庖瞧鳎圆煌ǘ鹊囊掖既芤汉推咸烟侨芤航辛耸际测量,结果表明,该仪器的折射率检测灵敏度达到了~芄徊饬康钠咸烟侨液的最低浓度为%,对不同浓度的葡萄糖溶液测量误差在%以内,实验结果表明该监测仪器具有很好的重复性和稳定性。关键词:表面等离子共振环巧枋浇嵌鹊髦疲籏棱镜型;数据采集系统;微流恒速进样系统;浙江大学硕士学位论文
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第一章绪论概述觳庖瞧鞯挠τ昧煊定的角度俳缃时,会发生全反射琓窒蟆H绻诹,简称。当称为墓舱窠腔蚬舱癫ǔぁ墓舱窠腔蚬舱癫ǔび虢鹗舯∧け砻娴男灾拭芮邢喙兀绻诮鹗舯∧け砻娓以得到许多关于介质的有用信息,所以,募觳庠诤芏嗔煊蚨嫉玫搅斯惴旱挠τ谩生物化学检测在生物技术、医学,制药,材料科学、环境保护、法医、国防、食品工业等直接关系人类生存发展的诸多领域都有着非常重要的作用。表面等离子体共振分析技术是国际上新型的一种生物化学检测技术,这种技术基于一种产生表面等离子体波姆椒ǎ刺讲獯ǜ薪橹时面物质光学参数的变化情况。作为一种作用于介质表面的技术,它具有灵敏度高、测量速度快等优点,可以实现不需要任何标记处理的实时检测,是生物化学分析检测领域的新手段.。表面等离子体共振虺芐且恢治锢砉庋窒螅扇肷涔獠ê徒鹗舻继灞砻的自由电子相互作用而产生。光线从光密介质照射到光疏介质时,在入射角大于某个特种介质界面之间存在几十纳米的金属薄膜,那么全反射时产生的倏逝波腜偏振分量波ɑ峤虢鹗舯∧ぃ虢鹗舯∧ぶ械淖杂傻缱酉嗷プ饔茫激发出沿金属薄膜表面传播的表面等离子体波入射光的角度或波长到某一特定值时,入射光的大部分会转换成哪芰浚佣全反射的反射光能量突然下降,在反射谱上出现共振吸收峰,此时入射光的角度或波长着被测物质话阄H芤夯蛘呱锓肿,会引起金属薄膜表面折射率的变化,从而光学信号发生改变,根据这个信号,就可以获得被测物质的折射率或浓度等信息,达到生化检测的目的。哂械绱懦≡銮啃вΓ琒传播在金属薄膜与介质界面,男灾视虢鹗薄膜和介质性质密切相关,其波矢是介质介电常数和介质厚度的函数,探测藕趴浙江大学硕士学位论文.
际踉谏锛觳饬煊虻挠τ际踉诒∧ぜ觳饬煊虻挠τ生物分子的特性由溶液状态下过分子间的相互作用来体现,常规的生物检测方法有同位素标记法,荧光标记法、酶标记法等,这些方法都需要对生物分子进行某种标记,操作复杂、耗时长、步骤繁琐,而且标记物有可能与所研究的分子相互作用,影响检测将生物学识别机制与际跸嘟岷希ü齋共振角的检测,可以把生物信号转化为光信号,进而转化为电信号进行检测。在生物检测中应用际蹩梢匝芯可分子的实时相互作用,能够检测特异性结合的生物物质的浓度口梢栽晃匏鸬囟陨物分子之间的相互作用的进行实时动态过程监测。综合目前国内外使用际踅猩物分析的内容来看,觳饽芄换竦蒙锓肿犹匾煨体现参加生物分子相互作用的种类⑸镅放ǘ取⒎肿忧缀托体现生物分子相互作用的程度⒍ρ包括生物分子相互作用的结合速率、解离常数和结合常数等⑿饔谩⑾喽越岷夏J降鹊特征。目前,⑿》钟枰┪锷鑙等方面都有广泛的研究与应用。际踉诒∧ぜ觳夥矫媸且桓鲂滦偷挠τ茫兰甏岳矗诩觳饨鹗舯膜特性及检测金属表面反应的潜能中,际踉嚼丛绞苤厥印Mü饬縎波矢量可以确定金属薄膜的介电常数与厚度。瓻热耸褂肧技术测量了他们的实验用银膜,测量结果所得其厚度为