基于石墨烯基材料增強表面等離子共振效應的液體濃度傳感研究
發(fā)布時間：2020-12-14 23:54
液體濃度是溶液的重要特性表征參量,液體濃度的高低對于溶液在其應用中的有效與有利利用有著至關重要的影響,能夠在線、實時、快速及準確的傳感檢測液體濃度有著重要的工程應用意義。本論文旨在研究石墨烯基材料增強SPR的液體濃度傳感技術,為液體濃度在線、實時、快速及準確的傳感檢測提供一種新的技術手段。論文基于石墨烯基材料對表面等離子共振效應的增強特性,設計了基于石墨烯基材料的棱鏡型多層膜SPR傳感結構,針對四種不同的待測介質(zhì)溶液,對SPR傳感結構中的選用材料與結構參數(shù)進行了優(yōu)化,提出了分別采用石墨烯或氧化石墨烯等材料增強表面等離子共振效應的SPR液體濃度傳感檢測方法,并研究了它們的SPR液體濃度傳感特性。通過理論研究和實驗驗證,分別建立了這四種液體濃度與SPR角的SPR傳感關系模型。為實現(xiàn)基于石墨烯基材料的表面等離子共振技術在這四種液體濃度的光學傳感檢測應用提供了理論準備,并為實現(xiàn)基于石墨烯基材料的SPR技術在液體濃度光學傳感器件領域的應用提供了方向。論文主要做了以下幾個方面的研究工作。探討了表面等離子共振的基本特性,研究了表面等離子共振的傳感機理。研究了表面等離子共振效應的激發(fā)機理和特性,并研究...
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數(shù)】：117 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 表面等離子共振傳感類型
1.3.1 按SPR光譜激發(fā)方式分類
1.3.2 按SPR光譜調(diào)制方式分類
1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 表面等離子共振傳感與增強研究
2.1 表面等離子共振的傳感技術
2.1.1 表面等離子體
2.1.2 表面等離子共振
2.1.3 表面等離子共振傳感特性
2.2 表面等離子共振增強的石墨烯基材料
2.2.1 石墨烯
2.2.2 氧化石墨烯
2.3 表面等離子共振增強的納米結構與納米材料
2.3.1 金納米線陣列
2.3.2 二維納米材料
2.4 表面等離子共振數(shù)值計算方法
2.4.1 電磁波入射多層介質(zhì)的反射理論
2.4.2 電磁場計算方法
2.5 本章小結
第3章 基于Graphene和GO增強SPR效應的葡萄糖和蔗糖濃度傳感研究
3.1 引言
3.2 基于Graphene增強SPR效應的葡萄糖濃度傳感研究
3.2.1 傳感結構設計
3.2.2 傳感特性研究
3.2.3 傳感特性
3.3 基于GO增強SPR效應的蔗糖濃度傳感研究
3.3.1 傳感結構設計
3.3.2 傳感特性研究
3.3.3 傳感特性
3.4 本章小結
第4章 基于GO增強SPR效應的氯化鈉濃度傳感研究
4.1 引言
4.2 傳感結構設計
4.3 傳感特性研究
4.3.1 Au納米線陣列層厚度的影響
4.3.2 GO厚度的影響
2厚度的影響"> 4.3.3 MoS2厚度的影響
2厚度的影響"> 4.3.4 TiO2厚度的影響
4.3.5 ZnO厚度的影響
4.3.6 傳感特性
4.4 本章小結
第5章 基于GO增強SPR效應的乙醇濃度傳感研究
5.1 引言
5.2 傳感結構設計
5.3 傳感特性研究
5.3.1 Au厚度的影響
5.3.2 GO厚度的影響
2厚度的影響"> 5.3.3 MoS2厚度的影響
2厚度的影響"> 5.3.4 TiO2厚度的影響
5.3.5 ZnO厚度的影響
5.3.6 傳感特性
5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于光譜分析的液體濃度檢測系統(tǒng)[J]. 蔡愛平,王海暉. 儀表技術與傳感器. 2019(11)
[2]基于曲面擬合的超聲波液體濃度高精度測量方法[J]. 吳黎杰,蔣志迪,吳振謙. 傳感技術學報. 2018(08)
[3]石墨烯基材料的生物醫(yī)用性能及其應用[J]. 詹世平,閆思圻,趙啟成,王衛(wèi)京,李鳴明. 材料導報. 2017(13)
[4]基于寬帶光源的光纖SPR特性的仿真及實驗分析[J]. 李婷婷,邢礫云,孫玉鋒,王敏,崔洪亮. 半導體光電. 2015(01)
[5]牛血清白蛋白-三聚氰胺偶聯(lián)物修飾的表面等離子體激元共振芯片檢測三聚氰胺含量[J]. 劉珊珊,衣馨瑤,王建秀. 分析化學. 2014(05)
[6]Nonlinear optical properties of graphene-based materials[J]. LIU ZhiBo 1,ZHANG XiaoLiang 1,2,YAN XiaoQing 1,3,CHEN YongSheng 3 & TIAN JianGuo 1 1 Key Laboratory of Weak Light Nonlinear Photonics,Ministry of Education;Teda Applied Physics School and School of Physics,Nankai University,Tianjin 300071,China;2 College of Physics and Optoelectronics,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China;3 Key Laboratory of Functional Polymer Materials and Center for Nanoscale Science & Technology,Institute of Polymer Chemistry,College of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
[7]High sensitivity refractive index gas sensing enhanced by surface plasmon resonance with nano-cavity antenna array[J]. 趙華君. Chinese Physics B. 2012(08)
[8]基于光表面等離子波共振的礦井瓦斯檢測技術研究[J]. 付華,李立軍,陳子春. 壓電與聲光. 2011(03)
[9]光纖光柵傳感器檢測液體濃度[J]. 榮民,張連水. 激光與光電子學進展. 2008(05)
[10]表面等離子諧振(SPR)生化分析儀的研制與發(fā)展[J]. 崔大付,張璐璐,王于杰,李輝,劉長春. 現(xiàn)代科學儀器. 2007(02)
博士論文
[1]基于微結構光纖的氣體和表面等離子體共振傳感器研究[D]. 欒楠楠.天津大學 2015
碩士論文
[1]太赫茲金屬陣列局域表面等離子體氣體傳感技術研究[D]. 龔海彬.深圳大學 2018
[2]基于液體濃度光學測量的實驗研究[D]. 張靜.東北師范大學 2015
[3]基于超聲波的糖溶液濃度檢測系統(tǒng)設計[D]. 劉健.哈爾濱理工大學 2013
[4]基于FBG-FP腔的溫度與液體濃度測量方法研究[D]. 徐永華.東北大學 2012
[5]基于SPR技術的中藥制劑檢測方法研究[D]. 王家璐.哈爾濱工程大學 2012
[6]基于光子晶體光纖的液體濃度檢測方法研究[D]. 劉京.東北大學 2010
[7]基于雙錐光纖傳感技術實現(xiàn)液體濃度測量的新方法[D]. 張艷麗.吉林大學 2008
本文編號：2917245
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數(shù)】：117 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 表面等離子共振傳感類型
1.3.1 按SPR光譜激發(fā)方式分類
1.3.2 按SPR光譜調(diào)制方式分類
1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 表面等離子共振傳感與增強研究
2.1 表面等離子共振的傳感技術
2.1.1 表面等離子體
2.1.2 表面等離子共振
2.1.3 表面等離子共振傳感特性
2.2 表面等離子共振增強的石墨烯基材料
2.2.1 石墨烯
2.2.2 氧化石墨烯
2.3 表面等離子共振增強的納米結構與納米材料
2.3.1 金納米線陣列
2.3.2 二維納米材料
2.4 表面等離子共振數(shù)值計算方法
2.4.1 電磁波入射多層介質(zhì)的反射理論
2.4.2 電磁場計算方法
2.5 本章小結
第3章 基于Graphene和GO增強SPR效應的葡萄糖和蔗糖濃度傳感研究
3.1 引言
3.2 基于Graphene增強SPR效應的葡萄糖濃度傳感研究
3.2.1 傳感結構設計
3.2.2 傳感特性研究
3.2.3 傳感特性
3.3 基于GO增強SPR效應的蔗糖濃度傳感研究
3.3.1 傳感結構設計
3.3.2 傳感特性研究
3.3.3 傳感特性
3.4 本章小結
第4章 基于GO增強SPR效應的氯化鈉濃度傳感研究
4.1 引言
4.2 傳感結構設計
4.3 傳感特性研究
4.3.1 Au納米線陣列層厚度的影響
4.3.2 GO厚度的影響
2厚度的影響"> 4.3.3 MoS2厚度的影響
2厚度的影響"> 4.3.4 TiO2厚度的影響
4.3.5 ZnO厚度的影響
4.3.6 傳感特性
4.4 本章小結
第5章 基于GO增強SPR效應的乙醇濃度傳感研究
5.1 引言
5.2 傳感結構設計
5.3 傳感特性研究
5.3.1 Au厚度的影響
5.3.2 GO厚度的影響
2厚度的影響"> 5.3.3 MoS2厚度的影響
2厚度的影響"> 5.3.4 TiO2厚度的影響
5.3.5 ZnO厚度的影響
5.3.6 傳感特性
5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于光譜分析的液體濃度檢測系統(tǒng)[J]. 蔡愛平,王海暉. 儀表技術與傳感器. 2019(11)
[2]基于曲面擬合的超聲波液體濃度高精度測量方法[J]. 吳黎杰,蔣志迪,吳振謙. 傳感技術學報. 2018(08)
[3]石墨烯基材料的生物醫(yī)用性能及其應用[J]. 詹世平,閆思圻,趙啟成,王衛(wèi)京,李鳴明. 材料導報. 2017(13)
[4]基于寬帶光源的光纖SPR特性的仿真及實驗分析[J]. 李婷婷,邢礫云,孫玉鋒,王敏,崔洪亮. 半導體光電. 2015(01)
[5]牛血清白蛋白-三聚氰胺偶聯(lián)物修飾的表面等離子體激元共振芯片檢測三聚氰胺含量[J]. 劉珊珊,衣馨瑤,王建秀. 分析化學. 2014(05)
[6]Nonlinear optical properties of graphene-based materials[J]. LIU ZhiBo 1,ZHANG XiaoLiang 1,2,YAN XiaoQing 1,3,CHEN YongSheng 3 & TIAN JianGuo 1 1 Key Laboratory of Weak Light Nonlinear Photonics,Ministry of Education;Teda Applied Physics School and School of Physics,Nankai University,Tianjin 300071,China;2 College of Physics and Optoelectronics,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China;3 Key Laboratory of Functional Polymer Materials and Center for Nanoscale Science & Technology,Institute of Polymer Chemistry,College of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
[7]High sensitivity refractive index gas sensing enhanced by surface plasmon resonance with nano-cavity antenna array[J]. 趙華君. Chinese Physics B. 2012(08)
[8]基于光表面等離子波共振的礦井瓦斯檢測技術研究[J]. 付華,李立軍,陳子春. 壓電與聲光. 2011(03)
[9]光纖光柵傳感器檢測液體濃度[J]. 榮民,張連水. 激光與光電子學進展. 2008(05)
[10]表面等離子諧振(SPR)生化分析儀的研制與發(fā)展[J]. 崔大付,張璐璐,王于杰,李輝,劉長春. 現(xiàn)代科學儀器. 2007(02)
博士論文
[1]基于微結構光纖的氣體和表面等離子體共振傳感器研究[D]. 欒楠楠.天津大學 2015
碩士論文
[1]太赫茲金屬陣列局域表面等離子體氣體傳感技術研究[D]. 龔海彬.深圳大學 2018
[2]基于液體濃度光學測量的實驗研究[D]. 張靜.東北師范大學 2015
[3]基于超聲波的糖溶液濃度檢測系統(tǒng)設計[D]. 劉健.哈爾濱理工大學 2013
[4]基于FBG-FP腔的溫度與液體濃度測量方法研究[D]. 徐永華.東北大學 2012
[5]基于SPR技術的中藥制劑檢測方法研究[D]. 王家璐.哈爾濱工程大學 2012
[6]基于光子晶體光纖的液體濃度檢測方法研究[D]. 劉京.東北大學 2010
[7]基于雙錐光纖傳感技術實現(xiàn)液體濃度測量的新方法[D]. 張艷麗.吉林大學 2008
本文編號：2917245
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