光學(xué)生物傳感器是指以光信號為載體的可用于獲取生物分子相互作用信息的器件,當(dāng)光信號通過該器件的生物傳感單元時,其特性會發(fā)生變化,檢測并分析這種變化即可實(shí)現(xiàn)生物傳感功能。光波導(dǎo)作為一種可用于光信號傳輸?shù)慕橘|(zhì),具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕以及抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn),在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛。目前,應(yīng)用光波導(dǎo)進(jìn)行的生物傳感的研究,大多是使用單傳感點(diǎn)結(jié)構(gòu)作為生物分子相互作用的傳感單元,而對于多點(diǎn)甚至高通量的光波導(dǎo)傳感結(jié)構(gòu)研究較少。為此,本文提出了一種可用于高通量生物傳感功能的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)（含布拉格光柵）,該光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)被分為多段,每一段均由生物層與非生物層組成,其中生物層為傳感單元（可用于進(jìn)行生物分子相互作用的場所）。本論文的主要內(nèi)容是基于該多段結(jié)構(gòu)對不同結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)參數(shù)變化時的靈敏度特性進(jìn)行探究。此處對本論文所做工作作簡要概述:一,建立傳感結(jié)構(gòu)模型,給出了基于該傳感結(jié)構(gòu)模型下的靈敏度特性分析方法,該部分主要介紹了高通量生物傳感器的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論基礎(chǔ);二,利用靈敏度特性的分析方法,使用計(jì)算機(jī)數(shù)值分析了生物層參數(shù)和波長與結(jié)構(gòu)纖芯模式有效折射率的關(guān)系,再對以布拉格光柵結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的多傳感段模型進(jìn)行優(yōu)化選擇,優(yōu)... 

【文章來源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

橢偏儀的傳感原理圖

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4光式橢偏儀如圖1.2所示，消光式橢偏儀一般通過旋轉(zhuǎn)起偏器和檢偏器，找出入射到探測器上光強(qiáng)最小的方位角，由方位角得出橢偏參量Y和D，它描述了光束的偏振變化，tanY代表p分量和s分量復(fù)反射系數(shù)比的實(shí)數(shù)值，D表示p分量和s分量的相對相位變化。相應(yīng)的以薄膜參量為變量的函數(shù)形式為0121210tan(,,,...,,,,,...,,,,...,,,)jDkgkgkiYfnnnnnkkkkddq（1.1）其中0n為入射介質(zhì)的折射率，gn，gk分別為基底的折射率和消光系數(shù)，kn，kk，kd分別為多膜層的折射率、消光系數(shù)及厚度，i代表入射光波長，0q為入射角。圖1.2消光式橢偏儀而隨著橢偏儀的發(fā)展，消光式橢偏儀的信息獲取速度已經(jīng)不能滿足需要，因此，信息獲取速度更快的光度式橢偏儀迅速發(fā)展起來，光度橢偏儀在橢偏參量的獲取方法上，與消光式橢偏儀不同，其主要是對獲取的光強(qiáng)信息進(jìn)行傅里葉變化后所獲得的傅里葉系數(shù)來推導(dǎo)出橢偏參量Y和D。該方法具有測量速度快，可實(shí)時在線檢測的優(yōu)點(diǎn)。但由于當(dāng)前所使用的檢測器件大多具有非線性效應(yīng)，且光源具有不穩(wěn)定的特性，光度式橢偏儀仍存在一定的系統(tǒng)誤差。1.2.1.2基于干涉原理的光學(xué)生物傳感器基于干涉原理的光學(xué)生物傳感器[41-42]，其理論基礎(chǔ)是光學(xué)的薄膜干涉原理�；诒∧じ缮嬖淼纳飩鞲屑夹g(shù)，這種方法能夠很好地觀察光程長度的變化，而基于該原理的光學(xué)生物傳感器，通常是由一束光以一定夾角照射在生物膜表面，一部分光直接被反射，另一部分光穿透生物膜表面在生物膜的底面被反射之后，再從生物膜的表面透射而出，第一次的反射光與第二次的反射光由于光程差形成干涉，分析獲取的干涉譜可得到薄膜厚度，其傳感原理如圖1.3所示。

1緒論5圖1.3基于薄膜干涉的生物傳感原理李建林[43]在含有人體抗原與抗體的模型基礎(chǔ)上，基于干涉原理建立了生物傳感器結(jié)構(gòu)模型，利用磁控濺射技術(shù)在基底表面加工了一層厚度可控的TiO2干涉增強(qiáng)層，該結(jié)構(gòu)的傳感單元組成如圖1.4所示，利用該方法大幅度提高了系統(tǒng)的靈敏度。圖1.4傳感單元組成示意圖Kim等人[44]結(jié)合長周期光纖光柵（LongPeriodFiberGrating，LPFG），提出了一種可用于生物傳感的干涉檢測傳感器，該方法在LPFG的包層上固化一層免疫球蛋白膜，在LPFG的一個端面鍍上一層金屬反射膜，光從一端的纖芯入射，其中一部分光直接到達(dá)金屬膜的端面被反射回來，另一束光被耦合到包層，經(jīng)免疫球蛋白膜反射到達(dá)金屬膜再被反射，這兩數(shù)反射光由于光程差形成干涉，通過分析干涉譜實(shí)現(xiàn)了生物分子相互作用的檢測�；诟缮嬖淼墓鈱W(xué)生物傳感器，具有其結(jié)構(gòu)簡單，便于小型化的優(yōu)點(diǎn)，但對于實(shí)現(xiàn)較高靈敏度的生物傳感，還需要進(jìn)一步研究，并且在動態(tài)實(shí)時監(jiān)測上，目前研究的較少。1.2.1.3表面等離子體共振生物傳感器表面等離子體共振生物傳感器[45-51]是基于表面等離子體共振（SurfacePlasmon

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]激光共聚焦生物芯片檢測系統(tǒng)研究[D]. 趙立新.電子科技大學(xué) 2006



本文編號：3350474