Методы повышения чувствительности сенсорных систем на основе поверхностного плазмонного резонанса

• Автор: Ксеневич, Татьяна Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Использование поверхностных электромагнитных волн в датчиках для
измерения параметров сред (Литературный обзор)
1.1 Поверхностная электромагнитная волна на границе раздела металла и
диэлектрика
1.2. Оптические датчики с призменным возбуждением ПЭВ
1.2.1 Введение. Эффект поверхностного плазмонного резонанса
1.2.2. Схемы датчика с угловым сканированием 1В
1.2.3. Схемы со сходящимся/расходящимся световым пучком
1.2.4. Поляриметрические и фазовые схемы
1.2.5. Схемы спектрального анализа
Выводы к Г лаве
Глава 2. Разработка и реализация семейства оптических измерительных систем на
основе ПИР для применения их в биологии
2.1. Схема и физический принцип датчиков на основе ППР
2.2. Модельная оценка чувствительности ППР датчика с чувствительным биологическим слоем, нанесенным на металлическую пленку
2.3. Разработанные экспериментальные устройства - прототипы ППР датчиков
2.4. Оптимизация обработки ППР контура
2.5. Тонкопленочные структуры с резонансным откликом для применения в ППР датчиках
2.5.1. Методики изготовления и характеризация образцо в
2.5.2. Резонансные параметры тонкопленочной структуры
Выводы к Главе

Глава 3.
Глава 4.
Новый чувствительный слой для ППР датчиков, основанный на
поглощающих вблизи частоты излучения фотосинтетических
мембранных белках
3.1. Методы регистрации остаточных количеств пестицидов в питьевой воде и продуктах питания
3.2. Схема первичных процессов фотосинтеза
3.3. Процесс прерывания гербицидами электронного транспорта в фотосистеме II
3.4. Методы регистрации нарушения процесса фотосинтеза под действием гербицидов
3.5. Выбор и методики приготовления фотосинтетических мембранных препаратов
3.6. Спектроскопические исследования суспензии коровых частиц
3.7. Методика изготовления и характеризации тонкопленочных структур с моиослоями из фоточувствительных мембранных белков
3.8. Регистрация резонансного отклика при исследовании воздействия гербицида на ЛБ пленки фотосинтетических мембранных препаратов
Выводы к Главе
Новые синтетические (химические) интерфейсные слои для ППР
измерительных систем
4.1. Введение
4.2. Новый интерфейсный слой на основе синтетической матрицы пептидной природы
4.2.1. Структура пептидного спейсера и его хемосорбция на металлической подложке
4.2.2. Иммобилизация различных пептидов и белков с использованием матрицы пептидного спейсера
4.2.3. Регенерация интерфейсного слоя и связывание с неспецифическими белками

4.3. Сравнительный анализ ППР датчиков со спектральным и угловым сканированием для исследования взаимодействия примесей в воде с синтетическими полимерными рецепторами
4.3.1. Интерфейсные слои для ППР датчиков на основе полимерных рецепторов для регистрации фенолов и их производных
4.3.2. Спектральный ППР датчик для исследования синтетических рецепторов
4.3.3. Экспериментальная часть
Выводы к Главе
Глава 5. Визуализация фазы отраженного излучения в условиях ППР и ее
сенсорные применения
5.1. Введение
5.2. Анализ поведения фазы в условиях подавления отражения
5.3. Модельные расчёты
5.4. Интерферометрия с использованием ППР для сверхвысокочувствительных сенсорных схем
5.4.1. ППР-интерферометр типа Маха-Цендера
5.4.2. ППР-интерферометр для визуализации угловой зависимости
фазы отраженной волны
Выводы к Главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

величинами одного порядка. Однако, в отличие от случая с непоглощающим слоем (£] =Ке<£!), в данной системе наблюдается изменение угловой ширины резонанса. Более того, вклад Б# Со$в при приращении Л/ в суммарную чувствительность датчика сопоставим с Б б>. С возрастанием длины волны излучения уменьшаются обе составляющие чувствительности ППР датчика - чувствительности углового положения (Б) и угловой ширины (Б# соьв) резонанса.
Следует отметить, что известны биологические реакции (например, реакция взаимодействия «антиген-антитело»), в ходе которых толщина чувствительного слоя (I/ может увеличиться в несколько раз. Диэлектрическая проницаемость чувствительного слоя также может сильно меняться в ходе реакции вблизи какой-то частоты (например, на/вблизи частоты источника излучения), если в ходе реакции происходит образование нового канала поглощения излучения.
Рассмотрим такой частный случай, когда в ходе биологической реакции значительно ИЗМеНЯеТСЯ МНИМаЯ ЧаСТЬ ДИЭЛеКТрИЧеСКОЙ ПрОНИЦаеМОСТИ СЛОЯ (£ "> £}", £} '= 8 , т.е. 2ик» п2-к2, где ник- показатели преломления и поглощения, соответственно). Оценим чувствительность, принимая во внимание, что молекулярный спектр поглощения состоит из широких областей длин волн, в которых происходит поглощение. Предположим, что спектр поглощения лежит в интервале 0.620 мкм ("=0.1) - 0.720 мкм длин волн, и его максимум наблюдается на длине волны 0.680 мкм (£1"=0.5). На рис. 2.10 представлены графики чувствительности углового положения резонансного минимума (Б# ) и угловой ширины (Б 0 созо) резонансной кривой от длины волны падающего излучения, вычисленные для системы с образования нового канала поглощения в ходе реакции.
Как видно из рис. 2.10, Бсл и Secc.se <и являются величинами одного порядка, а в диапазоне длин волн образования нового канала поглощения Б и § в cc.se ц быстро возрастает в несколько раз. Следует отметить, что Б0С<м&1 на порядок ниже, чем Б#8ь и на два порядка, чем Бь Однако при отсутствии приращения по толщине чувствительного