光纤表面等离子体波传感器的理论研究

利用光纤表面等离子体共振(SPR)技术设计了光纤表面等离子体波传感器．该传感器与传统棱镜SPR传感器相比有很多优点．由于引入了光纤结构,SPR传感器的计算变得相当复杂．此前,由于不能准确计算,其设计主要依赖于经验,从而严重影响了所设计的传感器的性能．根据光纤SPR传感器的特点,在一定条件下把斜线作为子午线来处理,推导了光纤SPR传感器中总反射系数的计算公式,实现了对光纤SPR传感器的理论计算过程,同时与实验结果进行了对比,结果表明理论计算结果与实验相吻合,从而为系统地分析光纤SPR传感器的性能提供了一个有效的手段,并且为实际设计光纤SPR传感器提供了理论依据．     

基于相位检测SPR生物传感器的数值模拟

为了得到基于相位检测的表面等离子体共振(SPR)生物传感器的高检测精度,建立了这种传感器的5层膜结构的数学模型,利用Matlab系统地进行了耦联层、传感层等对所检测相位变化影响的数值模拟,确定了一组优化参数。模拟结果表明,相位检测对传感层的折射率具有选择性。获得较高的分辨率的条件是:耦联层厚度应小于150nm,优选值是50nm;不生成传感亚层时,传感基层的厚度应控制在200nm左右;当生成传感亚层时,传感层(包括基层和亚层)的总体厚度须根据反应物分子的特异性系统考虑。     

高效差分表面等离激元共振传感器

为了减小现有的表面等离激元共振传感器的系统漂移和溶液体效应引起的误差,利用四元光电探测器,发展了一种差分SPR传感器,通过对信号的差分运算消除这些误差.测试结果表明, 该仪器有2个突出的优点:具有10-5(°)或10-8 RIU的高角向分辨率;能同时消除系统漂移和溶液体介电常数效应引起的误差,10min内漂移小于7×10-5(°).利用这种传感器,测量浓度为 0.55nmol/L的抗生物素, 得到很好的响应特性,证明该装置可用于生物分子的检测.     

双金属层表面等离子体共振传感器品质因子的研究

基于光学薄膜理论,研究了银-金双金属层表面等离子体共振(SPR)传感器品质因子的特征。 首先,通过共振角处最低反射率的计算得到了双金属层的最佳厚度配比;其次,研究了最佳厚度配比下双金属层 SPR 传感器的线宽、灵敏度以及品质因子的特征。 研究结果表明,随着双金属层中银膜厚度的增加(或金膜厚度的减小),传感 器的灵敏度和线宽均减小,而传感器的品质因子增大。 当双金属层 SPR 传感器中金膜厚度减小至 0 nm 时(单层银膜 SPR 传感器),传感器的品质因子达到最大值 96.35 RIU-1 。     

Application of surface plasmon resonance in screening adsorbents and explaining adsorption phenomena using model polymers

A surface plasmon resonance (SPR) technique was developed as an online screening method to identify effective adsorbents for the peptide NH₂-Cys-Thr-Trp-Trp-COOH (CW-4). To validate the SPR technique, several linear polymers containing amino acid residues were synthesized as models of their corresponding adsorbents. SPR screening of all the linear polymers demonstrated that the linear polymer containing phenylalanine residues (PPhe) exhibited the highest affinity for CW-4 among the polymers tested. In accordance with the screening results from SPR, the adsorbent containing phenylalanine (APhe) exhibited the highest adsorption capacity for CW-4. An interesting observation was that the amounts of CW-4 adsorbed on 3 adsorbents were quite small, even though both SPR and isothermal titration calorimetry (ITC) experiments indicated the presence of interactions between CW-4 and the three polymers. A kinetic analysis performed using SPR technology suggested such a phenomenon was ascribed to the poor stability of the CW-4/polymer complexes; that is, CW-4 associates with the polymers quickly, but it also dissociated quickly. The combined results suggested that SPR was a promising tool to identify the optimal adsorbent for peptides, analyze the interactions contributing to adsorption and explain adsorption phenomena using polymer models.     

Detection of TNT by a molecularly imprinted polymer film-based surface plasmon resonance sensor

A surface plasmon resonance(SPR) sensor using a molecularly imprinted polymer(MIP) film as a recognition element for detection of 2,4,6-trinitrotoluene(TNT) was developed.The TNT-imprinted polymer film was prepared by thermo initiated polymerization on the bare Au surface of an SPR sensor chip.Template TNT molecules were quickly removed with an organic solution of acetonitrile/acetic acid(9:1,v/v),causing a shift of 0.7° in SPR angle.The limit of detection for TNT was demonstrated to be as low as 1×10-8 mol/L.In the concentration range of 1×10-8-1×10-5 mol/L,the change of SPR angle was linear with the negative logarithm of TNT concentration,Selectivity studies showed that the SPR sensor had no response to TNT analogues 2,4,5-trinitrotoluene and 1,3,5-trinitrohexahydro-1,3,5-triazine at a concentration of 1×10-4 mol/L.The results suggest that the SPR sensor combined with a MIP film has the advantages of high sensitivity and selectivity,and long-term stability toward the analyte TNT.     

棱镜玻璃折射率测定实验中的一个问题

测一梯形棱镜的折射率时,找不到最小偏向角的位置,分析其原因,提出测量方法,分析总结折射率测定实验中玻璃棱镜角的选择原则。     

掠射法测三棱镜色散折射率

提出在分光计上采用平行光掠射法测量透明光学材料折射率的方法,论述了该方法的实验原理,给出了测量公式,并详尽介绍了该方法的实验操作方法。同目前国内外所采用光学材料折射率测量方法相比,不但具有操作方便迅速、环境条件要求低的特点,而且所得谱线锐利清晰,谱线条数多,位置稳定,实验测量精度高等优点。     

Using of the surface plasmon resonance cytosensor for real-time and non-invasive monitoring of cellular effects in living C6 cells induced by PMA

By cell and molecular biology, the traditional life science research has been improved into modern ex-perimental science. Because cell is the basic structural and functional unit of the mysterious life, the study of life phenomena will be ultimately embodied into the study of cell biology. How to acquire a dynamic knowledge of the intricate biomolecular reactivity and process in living cells has become one of the hotspots in recent biological researches. For the complexity of cellular effects,…     

光激发表面等离子体波反射系数在复平面的轨迹

为了更好的理解相位型、偏振型及调制型表面等离子体波共振(SPR)传感器的工作原理和性能,采用光的电磁理论对光激发表面等离子体波时光的反射系数rp在复平面的轨迹进行了分析与研究。研究表明rp在复平面的轨迹近似在一个圆周上,从这个轨迹圆不仅可以得到反射系数的模rp和辐角φp的特性,而且可以得到rp.(φp/α)近似为一个常数的特性。这些特性非常直观地表示了相位型、偏振型及调制型SPR传感器的原理与性能,有利于SPR传感器的研究。     

各向异性磁阻传感器灵敏度在线辨识技术

提出了一种基于灵敏度在线辨识技术的灵敏度变化补偿方法,使用北京科技大学研制的各向异性磁阻传感器BKMC-21进行了实验研究.结果表明:未采用灵敏度变化补偿技术的磁场测量输出结果在磁力计通电后发生剧烈变化;磁力计输出需30min才能趋于稳定,在此期间灵敏度变化超过20%.采用灵敏度变化补偿技术的磁场测量输出结果在磁力计通电后保持平稳,磁力计输出在整个过程中灵敏度变化不超过2%.由以上实验结果可以看出,本文所提出的基于各向异性磁阻传感器灵敏度在线辨识技术的磁力计灵敏度补偿方法能有效地解决磁力计灵敏度变化问题.     

基于金属-介质-金属阵列的折射率传感(英文)

提出一种基于金属-介质-金属阵列结构折射率传感器.在可见光及近红外光区域内,由于表面等离子效应,入射波在特定频率时可以通过一个无缝的金,在80 nm厚的金膜上可以得到近100%的透射率.仿真结果表明传感器对周围液体的折射率变化也很敏感,这些发现可以得出一个新的、简化的替代方法,使传感器更加小型化.     

介质阵列加载的表面等离子共振传感器基底研究

单个介质纳米颗粒的散射效应表明介质散射共振和金属局域表面等离子共振具有类似的局域电场增强特性,但却避免了金属的强光吸收损耗。利用这种共振效应,提出一种介质硅阵列加载的表面等离子共振传感基底结构。数值模拟显示,通过调控基底结构参数,与金属银阵列相比,介质硅阵列的共振耦合效应更强,近场增强更明显,对应的反射谱共振谷曲线也更加尖锐。相同环境下的传感性能指标计算表明,介质硅阵列基底具有更好的灵敏度和品质因子,因此基于散射共振的介质阵列加载基底结构是提高表面等离子共振传感灵敏度的一种有效方法。     

多层聚合物膜系高灵敏度表面等离子体共振传感理论研究

基于光学Kretschmann棱镜结构,建立了表面等离子体共振(SPR)传感器模型并进行了模拟计算,得到了基于聚乙烯和聚丙烯酸的多层膜系的SPR传感器共振光谱中共振波长随共振角度的演化.模拟分析表明,聚合物的厚度增加导致共振峰的红移,最佳厚度为100nm左右;聚合物薄膜可实现SPR共振峰的可控的红移和传感检测,聚乙烯相对于聚丙烯酸有较高分辨率;金纳米颗粒具有增强表面等离子体共振信号的作用,共振波长因其填充因子的增大而发生红移现象,半峰宽明显变宽,填充因子最佳值为0.2.     

Improved acetone sensing properties of flat sensors based on Co-SnO2 composite nanofibers

Co-SnO2 composite nanofibers were synthesized by an electrospinning method and characterized by X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. Gas sensors were fabricated by spinning these nanofibers onto flat ceramic substrates, which had signal electrodes and heaters on their top and bottom surfaces, respectively. Compared with sensors loaded with pure SnO2 nanofibers, the Co-SnO2 nanofiber sensors exhibited improved acetone sensing properties with high selectivity and rapid response and recovery times. The response was 33 when the sensors were exposed to 100 μL/L acetone at 330°C, and the corresponding response with 100 μL/L of ethanol was only 6. The response and recovery times to acetone were about 5 and 8 s, respectively. These results indicate Co-SnO2 composite nanofibers are good candidates for fabrication of high performance acetone sensors for practical application.     

表面等离子体子共振光化学传感器用于葡萄糖溶液的测定

采用平面衍射光栅作分光系统,光电耦合器件(ChargeCoupledDevice,CCD)作检测器,自行组装了一台基于波长变化的表面等离子体子共振(SurfacePlasmonResonance,SPR)传感器,将其用于葡萄糖溶液的检测。实验结果表明:传感器的响应值与葡萄糖溶液的质量百分比浓度呈线性关系,其线性方程为:λ=647.56+330.90C,回归系数为0.9904。采用SPR方法对5%和10%的两种医用葡萄糖注射液进行测定,同时采用药典法进行对比,二者的相对标准偏差分别为2%和3%。     

基于SPR干涉成像的生物分子相互作用检测方法

蛋白质组学研究和药物开发迫切需要高通量、高精度、无标记且实时检测技术。该文提出了一种基于干涉成像的表面等离子共振（SPR）生物分子相互作用检测方法,在入射光的p和s偏振分量之间分别附加90°和-90°位相差,采集对应的干涉图像,并利用所采集的2帧图像,计算出反映传感面折射率分布的信号。循环采集能够实时获得生物反应进行时...     

基于类三棱柱的连续型地质体三维构模方法

空间数据模型是地质体三维构模的关键。根据地质体的几何特征，建立了适用于连续型地质体的数据模型，构造了三棱柱类，提出了相应的数据概化方法，开发了柱体构模技术和地质体三维可视化构模系统．利用该系统，建立了某人工围湖工程的三维可视化模型，验证了构模技术的适用性。     

基于光导毛细管器件的SPR生物传感器及IgG检测

光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)传感技术具有免标记、灵敏度高、体积小、成本低等优点.在传统的光纤SPR传感器件基础上设计制造了光导毛细管SPR传感器件,利用自行研制的波长调制式SPR传感装置,对器件灵敏度、分辨率和检测精密度等方面的性能进行了评价.相比光纤SPR传感器件,光导毛细管SPR传感器件产生更显著的SPR效应,提高系统分辨率达9.6×10-6 RIU(折射率单位).应用光导毛细管SPR传感器件可进行IgG快速、定量检测,检测线性范围受传感区固定的蛋白A疏密程度影响,其中0.01mg/mL蛋白A修饰条件下检测线性范围是0.33~1.53μmol/L,0.10mg/mL蛋白A修饰条件下检测线性范围是0.20~3.67μmol/L;并进行了蛋白A-IgG的解离常数测定,Kd=1.4×10-7 mol/L.相对于现有商业SPR仪器,基于光导毛细管器件的SPR生物传感器使用成本低、便携性好,具有良好的应用前景.     

基于响应曲面法旋风分离器的自然旋风长

利用商业计算流体力学软件Fluent6.1对不同结构尺寸以及运行条件下旋风分离器内部气相流场进行了数值模拟,基于响应曲面法并利用统计软件M initab V14得到了旋风分离器自然旋风长新的预测模型.对预测模型分析后表明,除了入口面积和排气芯管直径影响自然旋风长外,入口风速、旋风器高度以及排气芯管的插入深度也会不同程度地影响自然旋风长.由于自然旋风长预测模型考虑了更多的影响因素,和以前的模型比较能更好地反映旋风分离器的结构尺寸及运行条件对其性能的影响.