相位检测技术在表面等离子体波传感器中的应用的研究

摘要

表面等离子共振(SPR)型传感器是一种结构简单，灵敏度高的新型测量仪器，它具有非破坏性、实时在线检测的特点，目前已经成为传感器领域的研究热点。表面等离子体共振传感器在生物学、医学、化学等领域获得了十分广泛的应用，越来越多的研究者开始致力于这一项目的研究。
　　本课题主要研究了相位检测方法及相关的实验技术，研究如何能够更好的提高表面等离子共振传感器的检测灵敏度。首先，本文介绍了表面等离子型传感器的研究现状及发展方向，比较了不同类型表面等离子体共振检测方法的优点和局限。其次，我们从电磁学基本理论出发，描述了表面等离子波的特殊性质以及产生表面等离子波的激发结构。第三，采用Kretschmann激发方法对不同的激发层模型进行了模拟计算，分析了各种实验条件对于表面等离子体共振的影响。最后，我们对相位检测技术进行了讨论，相位的提取过程分为两步，先要获得一幅干涉图像，然后根据干涉图像的移动获取相位信息。基于共光路的平行偏振光干涉成像的方法，我们装配了表面等离子波干涉成像的实验装置，并利用CCD摄像机获得了干涉图像。再利用相关的程序，就可以获得相位信息。我们在实验上进行了对相位测量的研究，给出实验数据以及对实验结果的初步讨论。

目录

相位检测技术在表面等离子体波传感器中的应用的研究

APPLICATION OF PHASE MEASUREMENT TO SURFACE PLASMON RESONANCE SENSORS

摘要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1绪论研究背景和意义

1.1.1 表面等离子体概述

1.1.2 国内外研究现状综述

1.2 SPR检测技术概述

1.2.1 光强检测法

1.2.2 角度扫描法

1.2.3 波长扫描法

1.2.4 相位检测法

1.3 课题的研究任务

第2章 表面等离子共振型传感器理论研究

2.1 表面等离子波概述

2.2 表面等离子波的产生条件

2.3 表面等离子波的激发方式

2.4 本章小结

第3章 SPR相位检测原理及实验设计

3.1 SPR干涉检测

3.1.1 渥拉斯顿棱镜的分束作用

3.1.2 干涉检测的数学模型

3.1.3 实验光路设计

3.2 数值模拟

3.2.1 Kretschmann激发方式

3.2.2 对影响反射曲线因素的分析

3.2.3 双层膜对共振曲线的影响

3.2.4 全波段光源的数值模拟

3.3 本章小结

第4章 表面等离子体波相位检测实验与相位提取

4.1 表面等离子体波相位检测实验基本结构

4.1.1 整体设计

4.1.2 各部分设计

4.2 对干涉图像的处理

4.2.1 对图像的处理方法

4.2.2 对相位差的提取

4.2.3 干涉相移相位信息提取的初步误差分析

4.3 本章小结

结论

参考文献

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致谢