周雷激[1]2002年在《基于多通道光纤模式滤光检测的新型化学与生物传感理论与应用研究》文中提出发展多参数、多功能的传感器是目前传感器研究的一个极富挑战性的方向。在现阶段，将单参数化学与生物传感器发展为多参数、多功能化学与生物传感器是一条现实可行的重要思路，目的在于不增加阵列规模，甚至在单个传感探头的情况下，能够显着提高体系化学信息的获取量。光化学传感器以其光学信号表达的丰富多样性而在这方面具有独特的优势，而且，各种光学信号表达均可在同一光学波导中实现，这使得在单个光极上同时获得多个光学信号成为可能。 本论文从基于光纤模式滤光检测的机理入手，致力于研究一类新型的基于模式滤光检测的光纤化学与生物传感器。所谓模式滤光，是指分析对象进入光纤包层引起光纤芯包界面的折射率增加，导致光纤内的部分传导模不满足传导条件而从光纤的包层中侧漏出来的光学信号，它与包层折射率的增量在一定条件下线性相关。因此，模式滤光检测为光学式化学与生物传感器获取光学信息发展了一条新的途径。模式滤光检测和传统的检测方式相比，检测器的位置由光纤末端改放在光纤侧面，获取光纤侧面产生的模式滤光信号，由于光纤侧面的背景光远较光纤末端的出射光背景小，因而较之检测光纤末端的出射光有高得多的信噪比和灵敏度。同时，结合电荷耦合器件(CCD)的多通道检测技术和色谱分离技术，可以巧妙地实现对多组分的同时分离和多通道信号响应，实现单个传感器的多参数化。 本论文的研究工作分为两部分。第一部分开展了仪器的开发和研制工作，以及基于光纤模式滤光检测的信号传感理论研究： 一、开发和研制基于裸光纤体系和基于修饰光纤体系的模式滤光传感装置。这部分工作涉及如下几个关键问题： 1．光源与光纤之间的光耦合技术； 2．进样装置的构造以及参数的选择； 3．处理和修饰光纤/毛细管环状柱传感元件的技术平台； 4．传感装置各部件尺寸或参数的选择，设计、加工和组装； 一 5．多通道检测系统的构造，数字信号的采集及软件的开发； 等等。 根据我们的设想，我们研制出了基于通用和快速检测的裸光纤模式滤光传 感装置和基于多组分同时选择性响应的修饰光纤模式滤光色谱传感装置。由于 这项研究工作的新颖性，香港浸会大学从本实验室购置了两台我们自行研制的 模式滤光传感装置，并开展了相关的合作研究。在此基础上，我们进一步发展 了全新的基于光纤模式滤光检测的毛细管电泳装置，并申请了专利。＿ 二、从光学波导的基本原理出发，从理论上探讨了光纤模式滤光检测在获 取高信噪比和高灵敏度的信号上所具有的突出优势。为了解决实验中裸光纤体 系与修饰光纤体系在获取模式滤光信号上出现的不一致现象，即裸光纤体系中 随着分析对象的折射率增大，获取的模式滤光信号呈下降趋势，而在修饰光纤 体系中分析对象的折射率增大，获取的模式滤光信号却是增大的，我们从光的 能量辐射学入手，详细地讨论了光辐射能在传输路径上的反射与透射，获得了 模式滤光信号产生的细节，以此建立了模式滤光检测的新模式。通过详细的理 论推导和分析，合理地解决了这一看似矛盾的问题，二者看似不一致，实际上 是对立统一的。 在修饰光纤体系中，定量分析待测物质与光纤涂层相互作用所产生的模式 滤光信号，是我们开展光纤模式滤光化学与生物传感的理论基础。在修饰光纤 体系定量获取模式滤光信号的理论研究中，我们以我们所用的石英光纤为例， 推导了光纤模式滤光信号的理论表达式。我们获得了模式滤光信号的函数关系， 它与分析对象的容量因子，分析对象的折射率、进样体积和进样浓度以及流动－ 相的线性流速有关。对这个表达式的研究表明，对一给定值的装置，检测器的＿ 灵敏度主要由两项决定。一项是随着分析对象和包层间的RJ差值的增大，灵敏－ 度将提高，这一项类似于普通m检测器中描述分析对象选择性的项，只不过… 差值在模式滤光检测中是相对于固定相而言，而在普通l检测中是相对于流动－ 相而亩。另一项是分配常数K。，它表明聚合物包层的亲和性越强，对分析对象 的灵敏度越高，这一项同时还显示模式滤光检测方法受化学的选择性和m的灵， 敏度共同决定。增加流动相中水的含量能使疏水分析对象的分配常数变得很大，。 然而，分配常数的增大也引起容量因子和保留值的增长，从而导致分析时间的－ 延长并导致流动相中分析对象区带的展宽和稀释。对这个表达式的研究还表明，。 n； 3。——减小固定相涂层的厚度，有利于在增大分配常数民的同时保持适当的容量因子，这对获得理想的模式滤光信号具有十分积极的意义。 论文的第二部分工作开展了基于多通道光纤模式滤光检测的化学与生物传感的应?
吴锁柱[2]2009年在《新型模式滤光光纤化学传感器的研究》文中进行了进一步梳理第一章:简述了光纤化学传感器的工作原理、分类及优点,重点综述了光纤化学甲烷传感器、光纤化学pH传感器和基于模式滤光检测的光纤化学传感器的研究进展。第二章:基于裸光纤和毛细管构建了模式滤光光纤化学甲醛传感器。当不同浓度的甲醛溶液通入该传感器时,甲醛溶液就会发挥相当于光纤包层的作用。由于不同浓度甲醛的折射率不同,光纤芯包界面的折射率必然会随着甲醛浓度的改变而发生相应变化,导致部分光从光纤侧面漏出,漏出的光被置于光纤侧面的电荷耦合器件(CCD)捕获并被储存和处理,通过建立模式滤光强度与甲醛浓度的定量关系来测定甲醛。结果表明,模式滤光强度随甲醛浓度的升高而降低。在最佳实验条件下(入射角为6°、液体流速为1.12 mL/min),传感器对甲醛的响应时间(t_(95%))约为35 s,甲醛的响应范围为0.0-36.0% v/v,检出限为0.08% v/v。该传感器具有良好的可逆性、重现性、稳定性和准确度,为甲醛监测提供了一种简便、灵敏、快速、准确和经济的新方法。第叁章:选用对甲烷有合适空腔大小的超分子——穴番A作光纤涂层材料,采用溶胶-凝胶法和浸涂技术将它涂在光纤表面制备修饰涂层光纤,然后将该光纤插入毛细管中搭建模式滤光光纤化学甲烷传感器。当甲烷通入该传感系统时,甲烷就会与光纤涂层中的穴番A发生相互作用,导致光纤芯包界面的折射率发生变化,部分光从光纤侧面漏出,漏出的光被置于光纤侧面的CCD捕获并被储存和处理,根据模式滤光强度与甲烷浓度的定量关系建立测定甲烷的方法。实验发现,模式滤光强度随甲烷浓度的升高而降低。在最佳实验条件下(入射角为6°,气体流速为0.25L/h)下,传感器的响应时间(t_(95%))约为5 min,甲烷的响应范围为0.0-16.0% v/v,检出限为0.15% v/v。该传感器具有良好的重现性(甲烷浓度3% v/v,RSD＜7%，n=6)。涂层在6个月内呈现良好的稳定性。氧气、氢气、二氧化碳对测定基本不存在干扰,而二氯甲烷、四氯化碳对测定存在一定程度的干扰。与文献报道的方法相比,该方法具有更低的检出限。该传感器为甲烷监测提供了一种新技术。第四章:将指示剂甲酚红制成溶胶,采用浸涂技术涂在光纤表面形成凝胶制得修饰涂层光纤,然后将该光纤插入毛细管中构建模式滤光光纤化学pH传感器。当不同pH溶液引入该传感器时,氢离子或氢氧根离子就会与涂层中的甲酚红发生作用,引起甲酚红所带电荷发生改变,导致光纤芯包界面的折射率发生变化,部分光从光纤侧面漏出,漏出的光被置于光纤侧面的CCD捕获并被储存和处理,通过建立模式滤光强度与pH的定量关系来测定pH。实验结果表明,光纤侧面漏出的模式滤光信号强度随涂层光纤表面溶液pH的增加而降低。在最佳实验条件下(入射角为5°,液体流速为0.77 mL/min),传感器的响应时间(t_(95%))约为2-6 min,模式滤光信号强度在pH9.0-13.0范围内呈S型曲线变化且有良好的线性关系。该传感器具有较好的可逆性、重现性和准确度,且一些常见的碱金属离子、碱土金属离子、过渡金属离子等都对测定几乎不存在干扰。与文献报道的方法相比,该传感器具有更高的灵敏度。该传感器为较高酸度溶液pH的监测提供了一种新思路。第五章:采用溶胶-凝胶法和浸涂技术将指示剂溴甲酚绿涂在光纤表面制得修饰涂层光纤,将该光纤插入毛细管中搭建模式滤光光纤化学pH传感器。当不同pH溶液引入该传感器时,氢离子或氢氧根离子就会与光纤涂层中的溴甲酚绿发生作用导致它所带的电荷发生改变,引起光纤芯包界面折射率发生变化,部分光从光纤侧面漏出,漏出的光被置于光纤侧面的CCD捕获并被储存和处理,通过建立模式滤光强度与pH的定量关系来实现对不同pH溶液的测定。实验结果表明,光纤侧面漏出的模式滤光信号强度随光纤涂层表面溶液pH的增加而降低。在最佳实验条件下(入射角为5°,液体流速为0.96 mL/min),传感器的响应时间(t_(95%))约为100 s,模式滤光信号强度在pH2.0-8.0范围内呈S型曲线变化且在pH3.0-7.0有良好的线性关系。该传感器具有较好的可逆性、重现性和稳定性。一些常见的离子对测定几乎不存在干扰,但K~+、Ca~(2+)、Pb~(2+)对测定有干扰。该传感器为酸性溶液pH的监测提供了一种新途径。第六章:总结全文,提出下一步工作设想。
周征[3]2001年在《基于多通道模式滤光检测的同步分离分析光化学传感器的研究》文中指出我们的研究工作是在新型光纤化学传感模式——模式滤光检测的基础上开展的。光纤模式滤光传感器是基于折射率变化的光化学传感器，本文旨在研究多通道模式滤光检测和将分离技术同此方法结合建立同步分离分析的传感器，主要工作围绕四个方面开展： 一、作者开展了多通道模式滤光检测的研究工作，同时还对多通道模式滤光进行了理论分析，在理想的条件下，即将入射的激光抽象地认为是绝对平行的光线；激光在光纤内传播不存在散射和吸收；光纤表面绝对平整，建立了多通道模式滤光的数学理论公式，并用理论公式合理地解释了一部分实验现象。首次在国际上明确提出了可以基于多通道模式滤光检测实现对样品的同步分离分析。 二、用多通道模式滤光检测方法对葡萄糖水溶液中葡萄糖的浓度进行了测定，检测范围从0.5％-20％(wt％)。在建立了标准工作曲线后，用叁不同的检测通道对实际样品5％的葡萄糖注射液的测定都与药典法相吻合。实验还表明此多通道模式滤光仪器的响应迅速、重现性好。在实验的基础上论证多通道模式滤光检测可以实现对样品的同步分离分析。 叁、为了在模式滤光传感器的环形空腔内实现分离功能，作者又对具有液相色谱功能的共价键合涂层进行了初步的研究。用共价键合的方法，在光纤和毛细管内壁共价固定了一层长链烷基的硅烷化试剂(WD-10)，在甲醇的水溶液为流动相的条件下，构造了一个开管的反相毛细管液相色谱。发现了乙醇、丁醇、苯甲醇的停留时间不一样，并从叁个通道观察到了乙醇和丁醇在柱内不同位置的分离情况。初步证实了将长链烷基的硅烷化试剂(WD-10)共价固定在环形空腔内表面可以实现同步分离分析。 四、将毛细管电泳和基于折射率变化的多通道模式滤光检测结合起来， 实现对样品的同步分离分析。以模式滤光传感器的环形空腔作为毛细管电 泳的场所，它是由直径为530微米的毛细管和直径为400微米的光纤构成 的。在用 10InMHCI溶液为前导缓冲液，用 10InM Tris溶液为尾随缓冲液， 以环形毛细管等速电泳（CITP）的方式分离样品溶液中乙氨酸（9．7InM） 和丙氨酸（9．3InM），并从叁个通道观察到了处于毛细管不同位置时样品溶 液中乙氨酸和丙氨酸的分离倩况。从不同通道的模式滤光信号都可以出乙 氨酸和丙氨酸浓度相近。
成文萍[4]2011年在《化学修饰模式滤光光纤传感器的分析行为研究》文中指出第一章：简述了光纤传感器的主要类型,对光谱吸收型光纤传感器、荧光光纤传感器、倏逝波光纤传感器、表面等离子体共振光纤传感器及模式滤光光纤传感器的工作原理进行了阐述,并重点对模式滤光光纤传感器的研究进展进行了综述。第二章：采用裸光纤和毛细管构建了模式滤光光纤蔗糖传感器的敏感元件,对一系列不同浓度蔗糖标准溶液进行测定,测定蔗糖溶液的响应范围为0-60%(w/w),模式滤光强度与溶液浓度呈线性关系,相关系数为R=0.9994。该传感器具有良好的重现性和可逆性,且对实际样品有较好的加标回收率,为检测蔗糖浓度提供了实时、在线、快速、灵敏的测定方法。第叁章：采用溶胶凝胶技术把染料邻苯二酚紫涂覆在光纤上,并将修饰好的光纤插入毛细管中,构建一种新型的模式滤光光纤pH传感器。在涂层厚度为5μm,流速为1.11 mL/min的条件下,该传感器对pH有较好的响应,响应时间为168s,响应范围为6～11,且在6-9有良好的线性关系,相关系数R=0.9995。当ΔpH≥0.2时,传感器有较好的分辨率。此外,传感器具有良好的重现性、可逆性和精密度,一些常见的金属离子对传感器几乎没有干扰。第四章：采用溶胶凝胶技术制备含溴酚蓝的光纤涂层液,将其涂覆在光纤表面。将涂层光纤插入毛细管中,构建了新型的模式滤光光纤pH传感器。在流速为0.96 mL/min的条件下,该传感器对pH较好的响应,响应时间为98s,响应范围为2-8。在2～8范围内,呈S型响应曲线,相关系数R=0.9990。该传感器有较好的重现性和可逆性,但离子的干扰比较严重,Na+,K+,NH4+离子的干扰尤其严重。第五章：制备含溴甲酚绿的溶胶凝胶混合液,将其涂覆在光纤表面,并将修饰了涂层的光纤插入毛细管中,构建了新型的模式滤光光纤K+传感器。在1.11 mL/min的流速条件下,该传感器对K+较好的响应,响应时间为132s,响应范围为0.25～20.0 mmol/L,且在此范围内,传感器对K+的标准溶液的响应呈曲线变化,非线性方程：I =2071.1-505.5 Ln[K+](mmol/L),相关系数R=0.9988。该传感器还有较好的重现性和可逆性,除Pb2+外,一些常见的离子对传感器的干扰不大。
鲍家晶[5]2016年在《多通道上转换发光检测系统设计》文中进行了进一步梳理上转换发光技术是一种新型检测技术,它以上转换材料为核心,使更加快速的检测成为可能。该技术具有高灵敏性、高灵活性、高稳定性和高安全性,在生物技术、医疗药品、食品检测等领域有着广阔的市场前景。本文利用光电检测和移动应用开发技术,设计了一款多通道上转换发光检测系统,通过智能手机的高性能图像处理能力,实现了同时检测多个上转换样品溶液的目的。该检测系统的主要特点有：(1)通过分光器将激光器发射出的单束激发光转化为多束激发光,从而同时激发多个上转换样品溶液；以载玻片为基片制作了一个样品阵列池,实现了同时采集多个上转换样品溶液的目的；(2)采用CMOS摄像头作为上转换荧光检测的图像传感器,用于同时获取多个上转换样品溶液的荧光信号；利用智能手机开发了一款多通道上转换发光检测应用软件,接收和处理摄像头获取的多个上转换样品溶液的荧光信号,计算得到的每个上转换样品溶液的浓度信息,并将检测结果存在手机的本地数据库。本文最后通过多个实验验证了搭建的多通道上转换发光检测系统具有较好的稳定性和线性度,能够同时采集、激发和检测多个上转换样品溶液。
佚名[6]2006年在《通信》文中指出TN912006010862CVAAS自适应动态电源管理策略/卜爱国,胡晨,刘昊,李杰(东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心)//应用科学学报.―2005,23(3).―269～273.在嵌入式和便携式系统的低功耗设计中,动态电源管理(dynam
汪翔[7]2004年在《基于荧光法海藻种类识别的理论及应用研究》文中指出海水中的浮游植物是海洋生态系统中最主要的初级生产者和能量的主要转换者，海藻是主要的海洋浮游植物，对海洋中海藻种类进行识别，可以估测海区内生态系统的群落结构和能量分布状态，实现海洋污染的监测和治理。本文在对荧光测量机理和人工神经网络理论进行分析的基础上，提出了将荧光法与 BP网络相结合的单一海藻定性识别方法,并应用该方法进行叁种不同门类海藻的识别和检测,设计了光纤荧光海藻自动识别系统的总体方案。主要研究内容如下：(1) 从荧光测量的基本原理出发，研究了海藻荧光检测机理，论证了采用荧光法实现海藻监测的可行性，为不同门类海藻的在线监测识别奠定了理论基础。(2) 研究了不同门类、不同浓度海藻溶液及其所含特征色素的吸收光谱、激发光谱、荧光光谱特性，提取了海藻种类识别的特征参量，并确定了最佳激发波长和荧光检测波长，为光纤荧光测量系统的设计提供了实验依据。(3) 设计了光纤荧光海藻自动识别系统的总体方案。包括消除光源不稳定性影响的双光路双通道测量技术；高效收集荧光，避免杂散光的光纤探头；实现背景噪声中微弱荧光信号提取的低噪声前置放大、时域平均检测技术。(4) 基于海藻的荧光光谱特性，设计了用于单一海藻识别的 BP 网络模型，并将其应用于叁种不同门类单一海藻的识别实验，验证了将荧光法和人工神经网络理论相结合应用于海藻识别的可行性。本研究将荧光法和人工神经网络模式识别理论相结合应用于光纤海藻自动识别系统，能对叁种不同门类的海藻进行自动识别，并具有数据实时采集、处理及结果显示等功能，为海藻状态监测提供了一种新的技术手段。
肖文香[8]2001年在《多通道液滴光化学传感器的研究》文中指出基于液滴形成的化学分析技术已经被应用到了很多领域，如电化学滴汞电极分析，表面科学和界面张力现象，光谱检测，分析仪器连用，试剂化学，液膜分离等等。本论文对基于液滴的光化学传感器进行了如下几个方面的研究。 1．研制成功了可以进行同步多通道、多维信号响应的液滴光化学传感装置。由于多通道检测模式的引入，使得传感器拥有更宽的线性响应范围和更高的灵敏度，选择性也得到了很大的提高。讨论了双通道液滴传感中，荧光、吸光信号与液滴成长的关系，对多通道液滴传感器的特点做了总结。 2．同步荧光、吸光双通道液滴传感器对于废水中Cr(Ⅵ)的测定。连续不断地形成于石英毛细管末端的液滴可以充当反应器及光池。由于3，3′，5，5′-四甲基联苯胺二盐酸盐(TMB-d)与Cr(Ⅵ)之间的反应使得液滴中TMB-d的荧光、吸光信号发生变化，而这种变化又与Cr(Ⅵ)的浓度呈一定的比例关系。在光源的激发下，TMB-d发出荧光，分别在入射光的正对位用光电二极管(PD)检测其透射光变化，在垂直位置用光电倍增管检测其荧光信号的变化。在pH为3.29的HC1-NaOAC缓冲液中，该传感器对2×10~8～1×10~4mol／L的铬呈线性响应，绝对质量检测限达12.88fmol。而且由于荧光和吸光双通道测量模式的引入，使得传感器拥有了更好的选择性，可以直接识别干扰物质的类型。 3．基于可再生微滴的葡萄糖传感器的研究。将葡萄糖氧化酶(GOD)和辣根过氧化酶(HRP)同时包埋于聚苯烯酰胺凝胶中，做成酶柱，接在微滴流动注射传感器的流路中。当待测物质葡萄糖和荧光底物TMB-d溶液流经酶柱时，GOD催化葡萄糖氧化为葡萄糖酸的反应，在这个反应中同时产生了H_2O_2，H_2O_2再在HRP的催化下将荧光底物成比例地氧化，使其荧光发生猝灭。TMB-d的荧光通过液滴光化学传感器来监测。测定葡萄糖的线性范围为0～600ng／ml，检测限为4ng／ml。该传感器对葡萄糖测定的检测限比大多数文献报道的测量方法(一般是μM级别)都要低，大幅度地提高了葡萄糖测定的灵敏度，将其用于果汁及软饮料中葡萄糖的测定，结 果令人满意。 4．由于DNA使TMB的荧光熄灭，使EB的荧光增强，基于这个现象构建了 TMB、EB 双荧光信号体系用于 DNA 的测定。该体系对小牛胸腺 DNA 在 4．ZX 10“叫－’g／毗范围内成线性响应，检测限为4．2X10”’g／吐。
张崇磊[9]2014年在《基于显微系统的新型表面等离子体共振生物传感技术理论与实验研究》文中提出表面等离子体共振生物传感技术具有无标记、高灵敏度和实时动态检测等特点,在生物医学和化学领域尤其是蛋白质组学研究以及药学中得到广泛应用。目前备受关注的相位型表面等离子体共振生物传感器由于表面等离子体共振效应伴随的剧烈相位突变特性,具有比传统基于强度、角度和光谱调制的生物传感器更高的灵敏度,但相对较小的动态范围。同时基于Kretschmann结构的表面等离子体共振成像由于具有大通量的特点而得到广泛的应用,但是由于受到表面等离子体共振传输距离的影响,其成像分辨率较低。因此本论文提出一种基于显微结构下轴对称矢量光束差分干涉的新型相位表面等离子体共振生物传感系统,不仅能够增大相位型表面等离子体共振传感器的动态范围,而且具有高的灵敏度,大的成像分辨率。论文主要研究内容包括：首先,我们提出一种新型任意比例的径向、角向偏振混合光束,其在高数值孔径显微结构下激发表面等离子体共振。两种偏正光可以作为信号光和参考光进行差分干涉测量进行表面等离子体共振相位的测量,与角度测量相结合,实现大的动态范围的测量。再次,我们提出径向、角向四瓣光束,实现系统的严格的共光路测量,降低环境噪声的干扰；我们也在相位提出过程中采用六步相移技术,提高测量速度,也降低了由光源,PZT引起的噪声干扰。通过这些改进,进一步提高了系统的灵敏度。最后,我们搭建了表面等离子体共振扫描传感成像系统,并结合微流控芯片,实现自动化控制,进行了生物样品的测量,得到了高的分辨率,大的动态范围,高的成像分辨率。
参考文献：
[1]. 基于多通道光纤模式滤光检测的新型化学与生物传感理论与应用研究[D]. 周雷激. 湖南大学. 2002
[2]. 新型模式滤光光纤化学传感器的研究[D]. 吴锁柱. 山西大学. 2009
[3]. 基于多通道模式滤光检测的同步分离分析光化学传感器的研究[D]. 周征. 湖南大学. 2001
[4]. 化学修饰模式滤光光纤传感器的分析行为研究[D]. 成文萍. 山西大学. 2011
[5]. 多通道上转换发光检测系统设计[D]. 鲍家晶. 合肥工业大学. 2016
[6]. 通信[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2006
[7]. 基于荧光法海藻种类识别的理论及应用研究[D]. 汪翔. 燕山大学. 2004
[8]. 多通道液滴光化学传感器的研究[D]. 肖文香. 湖南大学. 2001
[9]. 基于显微系统的新型表面等离子体共振生物传感技术理论与实验研究[D]. 张崇磊. 南开大学. 2014
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