液體棱鏡中的熱光效應(yīng)研究.pdf

1、表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance簡(jiǎn)稱SPR)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于生物、化學(xué)和物理檢測(cè)和分析領(lǐng)域，但是系統(tǒng)的穩(wěn)定性和測(cè)量的準(zhǔn)確性仍然受到噪聲干擾的影響，尤其是復(fù)雜的外界環(huán)境和自身光學(xué)組件等因素都會(huì)帶來(lái)不同程度的噪聲干擾。目前，在SPR傳感器中實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償或者進(jìn)行溫度校準(zhǔn)提高測(cè)量靈敏度受到了廣泛關(guān)注。本論文基于新型液體棱鏡結(jié)構(gòu)，利用SPR效應(yīng)研究多層介質(zhì)的熱光效應(yīng)，主要通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究溶液的熱致折射率

2、變化。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　設(shè)計(jì)了一種直角V型槽并制備成新型的液體棱鏡結(jié)構(gòu)，同時(shí)構(gòu)建了一套自動(dòng)化的SPR實(shí)驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)便于金屬薄膜的清洗和保養(yǎng)，能簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；基于這種結(jié)構(gòu)，詳細(xì)研究了激發(fā)表面等離子體的基本原理；深入討論了光源、入射波長(zhǎng)以及金屬材料等對(duì)共振吸收峰半高全寬的影響，得出最優(yōu)參數(shù)，提高測(cè)量靈敏度；制定實(shí)驗(yàn)流程并提出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法，基于該系統(tǒng)對(duì)NaCl溶液和酒精溶液進(jìn)行測(cè)量，分析溶液濃度和

3、折射率之間的關(guān)系，可滿足檢測(cè)需要。
　　對(duì)該檢測(cè)系統(tǒng)的溫度特性進(jìn)行分析，分別建立金屬薄膜、BK7玻璃和去離子水隨外界環(huán)境溫度變化的理論模型；開展環(huán)境溫度變化對(duì)上述三種介質(zhì)折射率影響的研究，通過(guò)數(shù)值模擬表明去離子水的折射率受環(huán)境影響最大；進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了不同溫度下去離子水的折射率變化，對(duì)共振角進(jìn)行測(cè)量，分析去離子水折射率和溫度之間的關(guān)系，對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了探討。
　　繼續(xù)深入研究了該檢測(cè)系統(tǒng)溫度漂移問(wèn)題，剖析吸收溶液受

4、激光束影響產(chǎn)生的熱光效應(yīng)對(duì)共振角的影響；進(jìn)一步建立了完整的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)熱效應(yīng)的理論模型，通過(guò)數(shù)值模擬討論透鏡焦距和光波波長(zhǎng)對(duì)這兩種熱效應(yīng)的影響，分析瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)熱致折射率的變化；理論模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了去離子水因入射光功率變化產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)熱致折射率變化，闡述去離子水的熱致折射率和入射光功率之間的線性關(guān)系，實(shí)驗(yàn)與理論相符；制備具有吸收性的NaLuF4:Er3+/Yb3+納米粒子溶液，分析納米粒子溶液的折射率與入射光功率之間的關(guān)系，研究其穩(wěn)態(tài)熱致折射