糖尿病是一種常見(jiàn)的慢性疾病,在治療中需要對(duì)患者的血糖濃度水平進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)。目前應(yīng)用比較廣泛的血糖儀主要是基于酶電極的電化學(xué)傳感器。然而這種方法存在兩個(gè)無(wú)法克服的缺陷:酶催化會(huì)使葡萄糖分解,待測(cè)物的減少則會(huì)導(dǎo)致測(cè)量準(zhǔn)確性降低;人體內(nèi)存在的生物電會(huì)對(duì)測(cè)量過(guò)程產(chǎn)生干擾和漂移。基于光學(xué)效應(yīng)和折射率變化的表面等離子體共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）傳感器能避免這些問(wèn)題,然而,小型化的光纖SPR傳感器不如傳統(tǒng)的棱鏡型傳感器靈敏度高,為解決光纖SPR傳感器靈敏度不高的問(wèn)題,本文提出一種新型液相轉(zhuǎn)移方法來(lái)在微尺度的傳感器表面上修飾化學(xué)氣相沉積（Chemical Vapor Deposition,CVD）石墨烯和CVD二硫化鉬,以在SPR傳感器的金膜表面上修飾二硫化鉬-石墨烯的復(fù)合納米結(jié)構(gòu),再利用石墨烯的π-π堆疊和芘基的結(jié)合作用在表面修飾芘硼酸,充分利用二維材料的優(yōu)異光電特性和芘硼酸特異性結(jié)合葡萄糖分子的能力來(lái)提升SPR葡萄糖傳感器的性能。本論文的主要工作為以下幾點(diǎn):（1）D型光纖SPR傳感器的設(shè)計(jì)與加工。完成了傳感器的關(guān)鍵參數(shù)仿真以及側(cè)邊拋磨工藝、熱蒸發(fā)鍍膜方法和光... 

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-1倏逝波產(chǎn)生原理圖

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文10此外，由折射定律可得：(2-1-5)將公式（2-1-5）代入公式（2-1-1）至（2-1-4）中，可以得到：||1，這表明全反射的過(guò)程中沒(méi)有能量損耗。但是由于和的值不為零，可知在光疏介質(zhì)中會(huì)有一些光能，這可以解釋為倏逝波的存在。當(dāng)發(fā)生全反射時(shí)，少部分的光能滲入光疏介質(zhì)并沿交界面向前傳播一段波長(zhǎng)級(jí)的距離后，再返回光密介質(zhì)。2.1.2表面等離子體共振產(chǎn)生的條件圖2-1-2表面等離子體共振產(chǎn)生示意圖若在光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)中添加一層非常薄的金屬膜，如圖2-1-2所示，倏逝波的能量就會(huì)引起金屬表面電子的振蕩，這種振蕩則會(huì)形成表面等離子體波（SurfacePlasmonWave,SPW）。當(dāng)光疏介質(zhì)中的倏逝波波矢分量與SPW的波矢相互匹配時(shí)，即滿足式2-1-6時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生表面等離子共振效應(yīng)，表現(xiàn)為P偏振光的部分能量被SPW吸收。式2-1-6為發(fā)生共振時(shí)的理論公式：sin(2-1-6)式中為某一束光的入射角，為纖芯折射率，代表SPW的波矢。只有P偏振光可以激發(fā)SPR效應(yīng)，以波長(zhǎng)調(diào)制方法為例，發(fā)生共振時(shí)根據(jù)波長(zhǎng)的長(zhǎng)短不同也有不同的能量損耗，導(dǎo)致在反射光譜中出現(xiàn)一個(gè)向下凹陷的吸收峰，最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)即為共振波長(zhǎng)。2.2D型光纖SPR傳感器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本文所設(shè)計(jì)的D型光纖SPR傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2-1所示。圖2-2-1為傳感器的整體截面圖，圖2-2-2為側(cè)邊拋磨區(qū)域的截面圖。

第2章工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工工藝11光纖型號(hào)選取為SMF28普通單模光纖，纖芯材料為二氧化硅，直徑為8.2μm，包層直徑125μm，涂覆層直徑242μm，數(shù)值孔徑NA為0.14。傳感器的拋磨區(qū)域依次蒸鍍鉻膜、金膜后，在金膜表面進(jìn)行二硫化鉬與石墨烯的修飾，最后在石墨烯上進(jìn)行芘硼酸的固定。鉻層是作為纖芯與金膜的粘結(jié)層，金膜作為激發(fā)SPR效應(yīng)的金屬層，二硫化鉬是利用其較高的光吸收系數(shù)來(lái)提高從倏逝波中吸收的能量以增強(qiáng)SPR效應(yīng)，石墨烯一是由于其較大的表面積增加與葡萄糖分子的接觸能力，二是為芘硼酸的固定化做基礎(chǔ)，芘硼酸用來(lái)增加傳感器對(duì)葡萄糖分子的選擇性。圖2-2-1傳感器結(jié)構(gòu)示意圖圖2-2-2側(cè)拋區(qū)域截面示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于光纖表面等離子共振傳感技術(shù)的葡萄糖濃度測(cè)量方法研究[D]. 伍鵬.天津大學(xué) 2012
[2]人體組織液中葡萄糖濃度的精密檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 黃福祥.天津大學(xué) 2009

碩士論文
[1]單層二硫化鉬的制備及光學(xué)性質(zhì)研究[D]. 周朝迅.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3291492