书书书
激光与光电子学进展
50
,
102802
(
2013
)
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○
C
2013
《中国激光》杂志社
犛犘犚
技术用于吸收介质的折射率虚部检测
张颖颖
(南京晓庄学院物理与电子工程学院,江苏 南京
211171
)
摘要
该文数值模拟了表面等离子体共振(
SPR
)技术在吸收介质折射率虚部变化检测方面的应用。以菲涅耳多层
膜反射理论为基础研究了强度调制、相位调制和角度 调制 三种 检测 方法。研 究 结 果 表 明,角 度 调 制 方 式 拥 有 较 高
的检测分辨率(
1×10
-6
RIU
,
RIU
为折射率单位)和 较 宽 的 线 性 测 量 范 围 (大 于
0.01RIU
),是 一 种 较 好 的 检 测 折
射率虚部变化的方法。
关键词
传感器;表面等离子体共振;吸收介质;折射率虚部
中图分类号
O436
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
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犓犲
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280.4788
;
240.6680
;
260.5740
收稿日期:
20130415
;收到修改稿日期:
20130602
;网络出版日期:
20130807
基金项目:国家自然科学基金(
11204139
)
作者简介:张颖颖(
1980
—),女,博士,讲师,主要从事表面等离子体共振技术方面的研究。
Email
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1
引
言
表面等离子体共振(
SPR
)技术可以测量与金属接触介质的微小折射率变化,它有很多独特的优点如:高
灵敏度、无须纯化、免标记、实时和无损伤探测等
[
1-2
]
,基于
SPR
技术的
SPR
传感器在医疗诊断、生化和环境
检测领域应用非常广泛
[
3-10
]
。现有的
SPR
传感器常由
Kretschmann
结构激发
SPW
,结合角度调制、强度调
制和相位调制等方式进行检 测。一 般情况 下,有 关
SPR
传感器 的 分析都 是 针对被 测 样品是 透 明物质 进 行
的,即样品没有吸收,且忽略样品折射率在可见光波段的色散,认为是一个常数
[
11
]
。但是,样品总是有或多
或少的吸收,而且吸收较大时样品有不可忽略的反 常色 散。因此,针对透明样品
SPR
传感 分析 的结 果不 能
适用于吸收介质,需要做特殊分析。
对于吸收介质,其折射率为复数,既有实部,也有虚 部。当
SPR
技术 用于 吸收 介质 传感 时,
SPR
对折 射
率虚部和实部变 化 的 检 测 都 应 该 被 研 究。 在 吸 收 介 质 折 射 率 实 部 检 测 方 面,作 者 之 前 曾 进 行 了 详 细 论
述
[
12
]
。在折射率虚部检测方面,也有多位科研工作者开展一系列相关工作,如
Iwata
等
[
13
]
直接 对折 射率 虚
部的变化检测进行了分析,提 出 了 基 于 椭 圆 偏 振 原 理 的 检 测 方 法,其 检 测 方 法 可 以 归 类 为 相 位 调 制 方 法。
Fu
j
ii
等
[
14
]
基于吸收粒子浓度与样品折射率虚部成正比的关系,研究了离子和生化酶等吸收粒子浓度变化的
强度调制方式检测,及
Na
离子浓度变化的角度调制方式和强度调制方式检测
[
15
]
。
综上所述,相位、角度和强度三种调制方式都可以用于吸收介质折射率虚部变化检测。但是这三种检测
1028021