輔助電介質(zhì)層型SPR傳感器及其共振光譜處理方法研究.pdf

1、表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)效應作為一種存在于金屬薄膜與電介質(zhì)界面利用衰減全反射引起金屬表面電荷振蕩的物理光學現(xiàn)象,具有抗電磁干擾、無需標記、響應速度快等特點,已廣泛應用于生化醫(yī)學、環(huán)保監(jiān)測等領域。本文以提升棱鏡SPR傳感器靈敏度和拓展SPR技術(shù)應用領域為目標,從理論和實驗角度對SPR激勵模型、光譜信號處理方法等方面進行了深入研究。論文主要工作分為以下幾個部分:
　　首先,研究了棱

2、鏡Kretschmannn結(jié)構(gòu)的 SPR傳感機理和激勵條件,分別針對內(nèi)置和外置輔助電介質(zhì)層型棱鏡SPR激勵模型,借助時域有限差分法對其共振激勵特性進行數(shù)值仿真。探索了SPR共振激勵性能影響因素,為提高檢測靈敏度與擴展其應用領域提供了理論依據(jù)。
　　其次,研制了內(nèi)置輔助電介質(zhì)層型 SPR傳感器,構(gòu)建了 SPR共振激勵系統(tǒng)并進行了相關(guān)性能測試與實驗驗證。結(jié)果表明,輔助電介質(zhì)層能夠有效提高棱鏡SPR傳感器的檢測靈敏度,同時實現(xiàn)了對共振光

3、譜特征的調(diào)制。
　　再次,提出了基于光纖 SPR傳感器的金屬腐蝕監(jiān)測方法。通過研究 SPR傳感器共振光譜隨環(huán)境腐蝕狀態(tài)改變而變化的響應特性,實現(xiàn)對腐蝕速率及腐蝕程度的可量化檢測,為表面等離子體共振技術(shù)在腐蝕監(jiān)測領域應用提供了依據(jù)。
　　最后,提出了基于經(jīng)驗模態(tài)分解小波包變換濾波方法。分別針對含噪聲模擬共振信號和實測共振光譜信號進行降噪濾波研究。結(jié)果表明,該方法不僅能夠有效濾除信號中所含噪聲,而且還實現(xiàn)了對共振光譜中的特征信息