论文摘要
表面等离子体共振技术（SPR）具有样品无需标记、可实时检测、所需样品少、不需对样品进行预处理、方便快捷、灵敏度高、响应速度快等优点,近年来逐步成为生物医学及化学领域的主要检测技术之一。随着现代检测技术的发展和应用要求的提高,在提高灵敏度、分辨率的同时,表面等离子体共振技术的集成化、微型化成为SPR传感检测技术的发展趋势。本文以表面等离子体共振传感系统为主要研究内容,具体进行了以下研究工作：首先,以表面等离子体共振传感理论和SPR测量原理的数学模型为基础,对响应光谱进行了理论仿真,从理论上计算了检测系统的工作范围、灵敏度等性能参数。所设计的可见波段SPR传感系统的理论工作波长范围为400-800nm,灵敏度为104RIU／nm,理论折射率检测上限为1.40；可见-红外波段SPR传感系统对于折射率的理论检测上限为1.46,极大的扩展了折射率检测范围；红外波段相比较可见波段具有更高的灵敏度。其次,对于金属纳米粒子SPP光场特性等进行了理论分析和验证,验证了金属纳米粒子嵌入式聚合物薄膜用于传感系统的可行性,并分析了金属纳米粒子的信号增强效应的影响因素,确定了最优化的纳米粒子半径尺寸为14nm,间隔为50nm。随后,设计并构建了棱镜耦合型SPR传感系统,包括光源、准直器、偏振器件、传感区、聚焦透镜、光谱仪等。对盐溶液、葡萄糖溶液进行的折射率传感检测的实验结果表明,所设计的SPR传感系统具有良好的相应曲线,折射率和共振波长之间的关系利用三次多项式拟合可以很好的描述,系统的折射率检测上限为1.3726。通过对于镀膜工艺的改进,优化了金属膜的均匀性,将传感系统的重复性最大偏差由9.67%提高到2.48%。最后,阐述了光纤SPR传感系统的设计方案及其理论分析、制作工艺,对于不同折射率盐溶液实现了便携式的测定和分析。SPR光谱响应曲线与棱镜耦合SPR传感系统的检测结果具有良好的一致性,并且光纤SPR传感器具有良好的灵敏度和时间相应特性。本论文对表面等离子体共振传感系统的高灵敏度、小型化方面进行了理论和实验研究,对于课题组进行传感系统的改进、实验室样机的实用化奠定了良好基础。