基于金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振傳感器的研究.pdf

1、基于表面等離子體共振的傳感技術(shù)具有靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)、可實(shí)時(shí)、無(wú)損傷檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn),在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境檢測(cè)以及食品安全等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。本文對(duì)基于金屬納米結(jié)構(gòu)的 SPR傳感器進(jìn)行深入研究,探討共振增強(qiáng)效應(yīng)和金屬納米粒子陣列結(jié)構(gòu)的關(guān)系,并將所設(shè)計(jì)的金屬納米結(jié)構(gòu)運(yùn)用于 SPR傳感器中,研究了其檢測(cè)靈敏度和分辨率。
　　本文采用時(shí)域有限差分法(FDTD),結(jié)合表面等離子體光學(xué)原理及電磁場(chǎng)相關(guān)理論,對(duì)銀周期性納米粒子陣列結(jié)構(gòu)的場(chǎng)增強(qiáng)特

2、性和 SPR效應(yīng)進(jìn)行了研究。首先對(duì)球形、柱形和矩形納米粒子陣列結(jié)構(gòu)的共振增強(qiáng)特性,以及其對(duì)襯底的吸收增強(qiáng)作用進(jìn)行研究。詳細(xì)討論了金屬納米結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀以及陣列周期對(duì)共振增強(qiáng)特性的影響,并以此為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一種具有更強(qiáng) SPR效應(yīng)的菱形銀納米粒子陣列結(jié)構(gòu)。該陣列結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的共振增強(qiáng)效應(yīng),對(duì)襯底的吸收增強(qiáng)作用也更強(qiáng),最大吸收增強(qiáng)因子達(dá)到1.51,最大吸收增強(qiáng)比達(dá)到8.2。
　　基于上述研究,對(duì)基于菱形銀納米粒子陣列結(jié)構(gòu)的 SPR傳

3、感器在折射率檢測(cè)方面的應(yīng)用進(jìn)行了探討。在研究的折射率范圍內(nèi)(n=1~1.5),共振波長(zhǎng)和光強(qiáng)反射率均隨折射率改變呈近似線性的變化。通過(guò)分析金屬納米結(jié)構(gòu)的形狀、襯底以及光源入射角度對(duì)傳感器檢測(cè)靈敏度的影響,并進(jìn)一步優(yōu)化可得傳感器的最大檢測(cè)靈敏度為837 nm/RIU,檢測(cè)分辨率接近10-3 RIU,光強(qiáng)反射率的檢測(cè)靈敏度為0.93 AU/RIU。將傳感器用于對(duì)多種不同類型溶液檢測(cè)時(shí),均能夠取得較為理想的效果。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的基于菱形納米粒子