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應用:表麵等離子體共振光譜

點擊次數:742 發布時間:2020-03-19

應用:表麵等離子體共振光譜

表麵等離子體共振(SPR)光譜以及對應的局部表麵等離子體共振(LSPR)光譜,已被認為是標記化學和生物傳感以及納米結構表征的寶貴工具。SPR光譜學常見的應用是在生物傳感領域,尤其是鍵和力的研究,例如抗體-抗原相互作用。 另一方麵,LSPR光譜主要用作痕量分子檢測的信號增強技術。

實例探究

光纖SPR探頭

現在,將SPR傳感器集成到光纖探頭中,可以在危險環境中部署目標傳感器。這些探頭通常是通過剝去一部分光纖的包層,然後在該部分上塗敷一層金屬膜層,然後再塗敷一層介電膜層來生產的。位於德裏的印度理工學院的一個小組最近發表了使用此類型探頭的研究結果,他們在光纖芯上先鍍一層銀,然後再鍍一層氧化鋅用來檢測氯氣[1]。在他們的實驗中,他們把Avantes公司的AvaLight-HAL鹵鎢燈發出的寬譜光耦合到探頭中。當氯氣分子與氧化鋅相互作用時,會導致生成氯化鋅,改變相對介電常數,從而改變表麵等離子體的波長。由於一小部分光可以在光纖的包層內傳播,因此導致透過光譜發生變化,他們使用了Avantes公司的AvaSpec-ULS3648-USB2光纖光譜儀進行了測量。下圖1顯示了測得的光譜隨氯氣濃度的變化,檢測範圍為10ppm100ppm

1:各種濃度的氯氣的透射光譜和峰值波長移動與氣體濃度的函數關係。[1]

 

LSPR的納米表征

LSPR光譜學是一種強大的表征工具,因為它高度依賴於顆粒或基底材料的納米結構。最近,匈牙利的研究人員利用了LSPR吸收光譜的線寬高度依賴於納米顆粒均勻性這一事實進行了一項科學研究[2]。在他們的實驗中,研究人員用濺射法鍍了四種不同厚度的金納米顆粒膜,其估計的膜層厚度分別為7.5 nm12.5 nm15 nm30 nm。然後,他們使用Avantes公司的 Avaspec-ULS2048-4DT-USB2(四通道高分辨率光譜儀)和Avalight DHS-鹵素燈光源來測量四個樣品在空氣(n = 1),水(n = 1.33)和油(n = 1.616)中的吸收光譜。從圖2中可以清楚地看出膜層厚度與表麵等離振子共振光譜的FWHM之間的關係,表明隨著膜層厚度的增加,納米顆粒尺寸的變化自由度更高。

 

2四種不同厚度的濺射法金納米顆粒膜的FWHM值與環境折射率的函數。[2]

總結

以上示例隻是SPRLSPR光譜許多應用中的兩個,它們被廣泛用於從生物和化學傳感器到材料表征。此外,高分辨率、低噪聲的模塊化光纖光譜儀的出現使新型SPRLSPR傳感器從實驗室過渡到現場應用。Avantes公司的AvaSpec光纖光譜儀非常適合集成到OEM係統中,特別是那些需要高速、連續測量(例如生物和化學危害品檢測)的係統。上麵討論的所有光譜儀還有OEM版本的模塊,可以集成到即插即用的實驗室傳感設備中,還可以作為現有實驗室設備的附加功能模塊。這些單元可以通過USB,以太網,以及Avantes AS7010 EVO電路板的本機數字和模擬輸入/輸出功能,可提供與其他設備的接口。此外,Avantes AvaSpec DLL軟件開發包以及在DelphiVisual BasicC#,C ++LabViewMatLab和其他編程環境中的示例程序,使用人能夠在自己的應用程序中開發代碼。

 

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