论文摘要
表面等离子共振（SPR）是一种物理现象。当入射光以一定角度或波长入射到金属膜和其它介质的界面上,且入射光在界面方向的波矢分量与界面等离子波的波矢相等时,二者发生共振。此时界面上的全反射条件被破坏,呈现全反射衰减现象。利用该技术制成的传感器能够准确而灵敏地检测出传感器表面折射率的变化。基于SPR技术的棱镜传感器出现于60年代,随后被广泛用于生化、医学、环境保护等多个领域。基于SPR技术的光纤传感器出现在90年代,它体积小、响应快、成本低,可以实现在线实时检测,有着更大的研究前景和经济价值。SPR光纤化学传感器的研究包括敏感材料的选择和SPR传感系统的构建二个部分。针对目标分子的敏感材料的研究是整个研究工作的基础。本课题：（一）探讨SPR光纤化学传感器的工作原理,研究各种参量对SPR光纤化学传感器的透射谱和共振波长的影响,建立SPR光纤化学传感系统；（二）研究和制备面向目标分子的敏感材料,包括敏感材料的选择与制备、敏感材料对目标分子的识别机理、敏感材料的介电性能及气敏性能。具体工作主要包括以下几个方面：（1）对长周期光纤光栅（LPFG）传感系统,首先从弱导色散方程出发,计算三层光纤模型的纤芯有效折射率和包层有效折射率,然后计算纤芯的自耦合系数和纤芯=包层耦合系数,最后分析长周期光纤光栅的灵敏性能；（2）对薄包层光纤光栅（ThFBG）传感系统,采用无限包层半径的色散方程、弱导色散方程和双包层色散方程计算三种条件下的纤芯有效折射率,然后通过改变外围介质折射率和纤芯半径分析薄包层光纤光栅的灵敏性能；（3）对SPR光纤化学传感系统,采用纤芯—金属层—传感层—样品的四层模型,用Matlab软件进行数值模拟,研究金属层（材质、厚度）和传感层（介电常数、厚度）对透射谱及灵敏度的影响,得到一套合适的输入参量,以及SPR化学传感系统的灵敏度。然后与LPFG和ThFBG两种传感系统比较,证明SPR光纤化学传感探头的优越性；（4）运用苯酐尿素法合成酞菁钴和酞菁铜,然后再用DBU催化法生成烷氧基取代基酞菁铜。采用SEM、XRD、IR和UV-Vis等材料分析手段对敏感材料的性能进行表征和分析；（5）把合成好的金属酞菁气体敏感材料溶解到氯仿溶剂中,运用旋涂法,通过控制溶液的浓度和旋涂仪转速制备不同厚度的薄膜,然后分别运用椭偏仪和紫外可见分光光度计检测它们的光学性能（折射率和厚度）和气敏性能；（6）对穴番-A敏感材料,运用基团贡献法计算它的折射率,运用二组分折射率的计算方法计算复合敏感膜的折射率,分析甲烷气体与复合敏感膜的作用过程,得到复合敏感膜折射率随气体浓度的变化关系。
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标签：光纤化学传感系统论文; 金属酞菁论文; 穴番论文;