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等离子体在QCM传感器制备中的应用研究

黄敬良

  等离子体有着诸多特殊的性质,是物质的一种存在状态。低温等离子体能高效产生各种活性粒子(中性的或带电的),常规条件下不能或不易发生的反应,在等离子体的环境中较容易发生,是一种低温高能的干式工艺。与一般的方法相比,低温等离子体有着诸多其它工艺替代不了的优点。在各个应用领域,科学家们争相引入这种工艺,以改善原有的工艺状况。在第二章,较全面的介绍了等离子体的基本理论。从等离子体的概念出发,逐一阐明等离子体的主要特征量诸如等离子体的粒子密度、等离子体温度、德拜长度和等离子体鞘等。对等离子体的状态也简单介绍。低温等离子体的产生条件是指导如何应用等离子体的基本理论,同时简述了等离子体的发生设备与方法。采用简单易行的方法与普通的等离子体设备就能使等离子体技术在QCM传感器的制备中取得良好的应用。最后,阐述了等离子体聚合与等离子体表面该性在成膜方面的独特应用。在“实验与分析”一章中较为详细地阐述了采用等离子体化学气相淀积的方法,以正丁胺作为碳源物质,通过射频辉光放电在低温低压条件下制得了正丁胺等离子体淀积膜。通过红外光谱分析,结合其物理性能和化学传感特性,对射频辉光放电制备的正丁胺淀积薄膜的化学组成与微观结构做了初步分析和研究。实验表明该膜是胺掺杂的氢化碳膜。在薄膜的生长过程中,由于存在大量的活性基团和自由基包括某种状态的氨基(NH_2~(-1),NH~(-2),氨基以基团的形式结合到碳膜的网状结构中。并以这种含胺氢化碳膜为工作载体膜,制得日本血吸虫病压电免疫传感器。涂膜三乙醇胺QCM传感器在气相中表现出了对乙醛良好的响应选择性和高的响应灵敏度,但是器件的性能稳定性与可靠性不好。为了对涂膜表面进行有目的的改性,低温低压的条件下采用射频辉光放电的氢气等离子体处理三乙醇胺涂膜表面。实验表明:处理后的三乙醇胺涂膜QCM传感器依然表现出对乙醛的良好的化学选择性与灵敏度,同时最为重要的是,器件的性能大有改良:响应稳定可靠,易于再生,且使用寿命较长。等离子体在制备QCM传感器中的另一个方面的应用。考察含胺氢化碳膜对液相中各种有机物质的浓度的频率响应。实验中,考察了该膜对液相体系中的甲酸的响应灵敏度,而且传感器的各项器件性能指标也作了比较分析。并把该系统用于液态体系中微量甲酸物质的的定性和定量检测,对其检测精度,检测下限等参数作了客观分析与比较。该QCM传感器,在液相中都表现出了对甲酸良好的响应敏感特性,在线性度、灵敏度、稳定性与重现性等方面均优良。有望用于对甲酸的在线检测。在“等离子体QCM化学传感器”一章中,详述了另一种重要的化学传感器—三乙醇胺涂膜QCM传感器的传感特性与器件性能,并对处理前后的性能做了对照,等离子体表面改性处理后的三乙醇胺QCM传感器对烷烃类的I性率高O00%)。假阳性率低O〕%),而且能定量区分不同日本血吸来病貉感染程度,可用于临床上日本血吸虫感染血消的定性和定量检测具有蹦的实际临床使用价值,……   
[关键词]:低温等离子体;含胺氢化碳膜;表面改性;三乙醇胺涂 膜;QCM传感器;生物传感器
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:湖南大学2001年