基于邁克爾遜干涉儀的表面等離子體共振相位檢測研究.pdf

1、表面等離子體共振(SPR)技術(shù)具有實時檢測和無需標(biāo)記的特性，因而被廣泛應(yīng)用到生化領(lǐng)域來檢驗分子的結(jié)合或是測量待測溶液的折射率。為了提高檢測的靈敏度，研究重點開始轉(zhuǎn)向表面等離子體共振的相位檢測。相位檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易受噪聲的影響。為了抑制系統(tǒng)的噪聲，開始將共光路的空間干涉法與相位檢測相結(jié)合設(shè)計實驗系統(tǒng)。本文以檢測液體的折射率為目的，設(shè)計膜層結(jié)構(gòu)激發(fā)SPR，搭建干涉型 SPR相位檢測的實驗系統(tǒng)，研究折射率變化與相位的關(guān)系。文章的主要研究

2、內(nèi)容包括：
　　改進(jìn)傳統(tǒng)的膜層結(jié)構(gòu)，設(shè)計并加工制造新的樣品槽 V形槽，將二者結(jié)合注入待測液體構(gòu)成SPR的激發(fā)裝置，這個裝置具有易清洗，壽命長的特點。根據(jù)菲涅爾公式對多層膜結(jié)構(gòu)的反射率和相位進(jìn)行推導(dǎo)并給出推導(dǎo)式，得到多膜層結(jié)構(gòu)的反射率和相位。然后以此為依據(jù)，模擬研究SPR角度檢測和相位檢測下的特征曲線。重點是研究金屬膜種類和厚度、入射光源的波長和角度、待測溶液折射率等可變因素對其特征曲線的影響。研究表明 SPR發(fā)生時，P光反射光強(qiáng)會

3、出現(xiàn)最小值，此時相位會發(fā)生劇烈的變化；上述的可變量都對特征曲線有影響。
　　以邁克爾遜干涉儀為基礎(chǔ)，研究兩個點源干涉的模型，模擬迭加光強(qiáng)的周期性變化；并以等傾干涉為理論模型，模擬光程差改變對干涉圖樣的影響。然后改進(jìn)邁克爾遜干涉儀的實驗光路并進(jìn)行干涉實驗，觀察中心光斑的光強(qiáng)能量變化。此系統(tǒng)中利用分束棱鏡來替代兩個玻璃板，能有效地簡化光路。通過使用壓電陶瓷位移平臺來控制光程的改變，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化。利用不同波長的光源對改進(jìn)的實驗系統(tǒng)進(jìn)

4、行檢驗，使測量的半周期值達(dá)到納米量級。
　　搭建干涉型SPR相位檢測實驗系統(tǒng)，需要將角度檢測和改進(jìn)的邁克爾遜干涉光路相結(jié)合，并引入偏振分束棱鏡得到偏振方向相互垂直的兩束光。利用瓊斯矩陣對實驗系統(tǒng)進(jìn)行理論分析驗證了系統(tǒng)的正確性。然后利用此系統(tǒng)分別研究入射角度，溶液折射率與相位的關(guān)系。實驗時需要利用角度檢測檢測出溶液的共振角，將 V形槽的位置設(shè)置在共振角附近，通過改變?nèi)肷浣嵌然蚴遣煌凵渎实娜芤?，來觀察相位的變化。最后的實驗表明在共振