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、可實時、無損傷檢測等優(yōu)點,在生物醫(yī)學、環(huán)境檢測以及食品安全等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。本文對基于金屬納米結(jié)構(gòu)的 SPR傳感器進行深入研究,探討共振增強效應(yīng)和金屬納米粒子陣列結(jié)構(gòu)的關(guān)系,并將所設(shè)計的金屬納米結(jié)構(gòu)運用于 SPR傳感器中,研究了其檢測靈敏度和分辨率。
　　本文采用時域有限差分法(FDTD),結(jié)合表面等離子體光學原理及電磁場相關(guān)理論,對銀周期性納米粒子陣列結(jié)構(gòu)的場增強特

2、性和 SPR效應(yīng)進行了研究。首先對球形、柱形和矩形納米粒子陣列結(jié)構(gòu)的共振增強特性,以及其對襯底的吸收增強作用進行研究。詳細討論了金屬納米結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀以及陣列周期對共振增強特性的影響,并以此為基礎(chǔ),設(shè)計了一種具有更強 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)具有更強的共振增強效應(yīng),對襯底的吸收增強作用也更強,最大吸收增強因子達到1.51,最大吸收增強比達到8.2。
　　基于上述研究,對基于菱形銀納米粒子陣列結(jié)構(gòu)的 SPR傳

3、感器在折射率檢測方面的應(yīng)用進行了探討。在研究的折射率范圍內(nèi)(n=1~1.5),共振波長和光強反射率均隨折射率改變呈近似線性的變化。通過分析金屬納米結(jié)構(gòu)的形狀、襯底以及光源入射角度對傳感器檢測靈敏度的影響,并進一步優(yōu)化可得傳感器的最大檢測靈敏度為837 nm/RIU,檢測分辨率接近10-3 RIU,光強反射率的檢測靈敏度為0.93 AU/RIU。將傳感器用于對多種不同類型溶液檢測時,均能夠取得較為理想的效果。最后對所設(shè)計的基于菱形納米粒子