發(fā)布時間：2017-06-13 10:03

  本文關(guān)鍵詞：基于空芯金屬包覆波導的浮游植物的檢測研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于光波導的基礎理論討論介質(zhì)平板波導,通過邊界條件和Maxwell方程等理論推導出介質(zhì)平板波導的色散方程及其各種光學特性。再由介質(zhì)平板波導討論了空芯金屬包覆波導的特性,然后對于其作為傳感器時進行了理論分析,重點討論空芯金屬包覆波導的靈敏度以及利用高靈敏度特性制作的傳感器器件。利用空芯金屬包覆波導建立的傳感器,由于波導的上下層金屬一般為貴金屬金或者銀,由于貴金屬的介電常數(shù)實部相對于其虛部是一絕對值較大的負數(shù),所以波導的有效折射率存在的范圍大。利用空芯金屬包覆波導制備的傳感器,把樣品放入檢測腔中進行檢測,通過利用軟件建立空芯金屬包覆波導結(jié)構(gòu)模擬得到ATR譜圖,然后進行分析就可以得出檢測腔中的濃度變化。ATR譜圖的變化與波導中的折射率變化有直接的關(guān)系,物質(zhì)折射率的變化隨著物質(zhì)的變化而變化,兩者存在著密切的關(guān)系,所以可以導出ATR譜圖與物質(zhì)變化有直接表征的關(guān)系。在理論推導中可知,覆蓋和襯底的貴金屬金或者銀的介電常數(shù)是一個復數(shù)形式:實部代表物質(zhì)本征的損耗,虛部代表的是輻射損耗。在ATR圖譜中的耦合角發(fā)生水平移動代表著實部發(fā)生變化;ATR圖譜中的衰減全反射峰最低點上下移動是由于虛部發(fā)生變化。超高階導模是一種對環(huán)境變化非常靈敏的共振波,特別對環(huán)境的折射率和消光系數(shù)的變化非常的靈敏,折射率和消光系數(shù)都與物質(zhì)的濃度有著密不可分的關(guān)系,物質(zhì)溶液濃度的改變會引起折射率和消光系數(shù)發(fā)生改變。在空芯金屬包覆波導中,可以利用自由空間耦合技術(shù)激發(fā)出超高階導模。通過分析空芯金屬包覆波導的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),可知該波導中激發(fā)的超高階導�？勺鳛閭鞲衅�,其在靈敏度有明顯的優(yōu)勢。由于超高階導模的衰減全反射吸收峰的位置和minR的變化,直接對應溶液的折射率和消光系數(shù)的變化。因此,根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以精確測量浮游植物溶液的濃度。利用空芯金屬包覆波導中的超高階導模測量浮游植物溶液的濃度,是一種純液相,不需要復雜的固相偶聯(lián)工藝和大型儀器,而且具有極高的靈敏度,在食品安全、環(huán)境保護和生命醫(yī)學等領域都得到了一定應用。
【關(guān)鍵詞】：空芯金屬包覆波導 吸收系數(shù) 高階導模 浮游植物 小球藻
【學位授予單位】：江西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q94-33;TN814;TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 引言8-9
• 1.2 現(xiàn)有檢測微生物的方法9-11
• 1.2.1 基于浮游植物細胞數(shù)量計數(shù)的直接測量方法9-10
• 1.2.2 基于葉綠素a濃度測量的間接測量方法10-11
• 1.3 本文的章節(jié)安排11-13
• 2 介質(zhì)平板波導13-24
• 2.1 光波導基礎理論知識13-19
• 2.1.1 麥克斯韋方程13-14
• 2.1.2 物質(zhì)方程14-15
• 2.1.3 波動方程15-16
• 2.1.4 電磁場邊界條件16-17
• 2.1.5 坡印亭矢量17-19
• 2.2 介質(zhì)平板波導19-21
• 2.2.1 平板波導19
• 2.2.2 平板波導的導模19-21
• 2.3 反射率公式與衰減全反射譜（ATR）21-22
• 2.4 表面等離子波22-24
• 3 雙面金屬包覆波導24-35
• 3.1 非對稱金屬包覆介質(zhì)波導24-27
• 3.1.1 單面金屬包覆介質(zhì)波導本征方程24-25
• 3.1.2 單面金屬包覆導波性質(zhì)25-27
• 3.2 雙面金屬包覆介質(zhì)波導27-33
• 3.2.1 雙面金屬包覆波導的模式本征方程和色散性質(zhì)27-29
• 3.2.2 TM0模和TE1模的色散性質(zhì)分析29-31
• 3.2.3 TM0模和TM1模的簡并31
• 3.2.4 雙面金屬包覆介質(zhì)波導的耦合方法31-33
• 3.3 雙面金屬包覆波導的超高階導模33-35
• 4 雙面金屬包覆波導傳感器35-44
• 4.0 空芯金屬包覆波導傳感器結(jié)構(gòu)35-36
• 4.1 雙面金屬包覆波導傳感器原理36-38
• 4.2 靈敏度分析38-40
• 4.3 雙面金屬包覆波導傳感器的制作40-42
• 4.3.1 空芯金屬包覆波導的結(jié)構(gòu)搭建40-41
• 4.3.2 空芯金屬包覆波導的鍍膜過程41-42
• 4.3.4 空芯金屬包覆波導傳感器檢測系統(tǒng)42
• 4.4 空芯包覆波導傳感器應用42-44
• 5 利用雙面金屬空芯包覆波導測量對小球藻吸收系數(shù)和濃度的同時測量44-49
• 5.1 測量小球藻濃度和吸收系數(shù)的過程44-45
• 5.1.1 測量所需材料44
• 5.1.2 測量實驗過程44-45
• 5.2 實驗結(jié)果的分析45-48
• 5.2.1 采用 650nm激光器的結(jié)構(gòu)分析45-47
• 5.2.2 采用 473nm激光器的結(jié)構(gòu)分析47-48
• 5.3 實驗結(jié)論48-49
• 6 總結(jié)與展望49-50
• 參考文獻50-54
• 致謝54-56
• 在讀期間公開發(fā)表論文（著）及科研情況56

【參考文獻】

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：446249