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基于多模干涉的反射式光纤生物传感器的研究

郑丹莹

  光纤生物传感器与传统电化学生物传感器相比,具有不受电磁干扰,耐酸碱腐蚀,不需要参比传感器以及探头结构可微型化等优点。因此在研究领域光纤生物传感器受到越来越多的关注。 基于多模干涉的光纤生物传感器与其他类型的光纤生物传感器相比,不仅结构简单制作方便而且成本低廉,此外波长编码的传感方式也使得这种传感器具有更强抗干扰能力。对这种光纤生物传感器的研究必将推动生物传感技术的发展。本文设计并制作一种基于多模干涉的反射式光纤传感器,这种传感器由单模光纤熔接一段端面镀有反射膜的无芯光纤而制成。若将此光纤探头置于一定折射率的溶液中,可将溶液视为无芯光纤的包层,溶液折射率发生改变会引起传感器的波导结构发生改变,由多模干涉的原理可知光纤内的干涉光场也会发生改变,从而实现了对环境折射率的传感。本文从数值模拟和实验研究两方面对这种光纤传感器进行了研究,通过对结果的分析确定了这种传感器对折射率的传感特性和传感分辨率,即传感器输出光谱的干涉极值波长随折射率的增大而增大,在折射率小于1.4时干涉极值的波长与折射率近似成线性,折射率每增大1,干涉波谷的波长随之增加137.594nm;折射率高于1.4时折射率传感的灵敏度显著提高,折射率每变化1,干涉波谷的波长变化量最大为1349.206nm,折射率传感分辨率可达10-6量级。 在折射率传感研究工作的基础上,本文又对这种光纤传感器在生物传感方面的应用进行了进一步的研究和实验。通过偶联法在多模干涉光纤传感器探头表面修饰上羊抗兔IgG抗体,制成光纤生物传感器探针,并使用该探针对羊抗兔IgG和兔IgG的免疫反应进行观测。实验结果表明,基于多模干涉的光纤生物传感器的出射光谱能够很好的反映光纤探头的修饰过程和抗原抗体的免疫反应。 在本课题的研究中,我们设计并研究了多模干涉光纤传感器对折射率的传感特性,探索了在光纤探头表面修饰蛋白质的方法,并将这种传感器应用于生物传感领域,实现了对免疫反应的检测,为多模干涉光纤生物传感器进一步的发展和研究打下了基础。……   
[关键词]:多模干涉;折射率传感;光纤生物传感;表面修饰;免疫反应
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:天津大学2010年