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應(yīng)用:表面等離子體共振光譜
現(xiàn)在,將SPR傳感器集成到光纖探頭中,可以在危險(xiǎn)環(huán)境中部署目標(biāo)傳感器。這些探頭通常是通過(guò)剝?nèi)ヒ徊糠止饫w的包層,然后在該部分上涂敷一層金屬膜層,然后再涂敷一層介電膜層來(lái)生產(chǎn)的。位于德里的印度理工學(xué)院的一個(gè)小組近發(fā)表了使用此類型探頭的研究結(jié)果,他們?cè)诠饫w芯上先鍍一層銀,然后再鍍一層氧化鋅用來(lái)檢測(cè)氯氣[1]。在他們的實(shí)驗(yàn)中,他們把Avantes公司的AvaLight-HAL鹵鎢燈發(fā)出的寬譜光耦合到探頭中。當(dāng)氯氣分子與氧化鋅相互作用時(shí),會(huì)導(dǎo)致生成氯化鋅,改變相對(duì)介電常數(shù),從而改變表面等離子體的波長(zhǎng)。由于一小部分光可以在光纖的包層內(nèi)傳播,因此導(dǎo)致透過(guò)光譜發(fā)生變化,他們使用了Avantes公司的AvaSpec-ULS3648-USB2光纖光譜儀進(jìn)行了測(cè)量。下圖1顯示了測(cè)得的光譜隨氯氣濃度的變化,檢測(cè)范圍為10ppm至100ppm。
圖1:各種濃度的氯氣的透射光譜和峰值波長(zhǎng)移動(dòng)與氣體濃度的函數(shù)關(guān)系。[1]
LSPR光譜學(xué)是一種強(qiáng)大的表征工具,因?yàn)樗叨纫蕾囉陬w?;蚧撞牧系募{米結(jié)構(gòu)。近,匈牙利的研究人員利用了LSPR吸收光譜的線寬高度依賴于納米顆粒均勻性這一事實(shí)進(jìn)行了一項(xiàng)科學(xué)研究[2]。在他們的實(shí)驗(yàn)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(jì)的膜層厚度分別為7.5 nm,12.5 nm,15 nm和30 nm。然后,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氘-鹵素?zé)艄庠磥?lái)測(cè)量四個(gè)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面等離振子共振光譜的FWHM之間的關(guān)系,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。
圖2:四種不同厚度的濺射法金納米顆粒膜的FWHM值與環(huán)境折射率的函數(shù)。[2]
以上示例只是SPR和LSPR光譜許多應(yīng)用中的兩個(gè),它們被廣泛用于從生物和化學(xué)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(xiàn)使新型SPR和LSPR傳感器從實(shí)驗(yàn)室過(guò)渡到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。Avantes公司的AvaSpec光纖光譜儀非常適合集成到OEM系統(tǒng)中,特別是那些需要高速、連續(xù)測(cè)量(例如生物和化學(xué)危害品檢測(cè))的系統(tǒng)。上面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(shí)驗(yàn)室傳感設(shè)備中,還可以作為現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的附加功能模塊。這些單元可以通過(guò)USB,以太網(wǎng),以及Avantes AS7010 EVO電路板的本機(jī)數(shù)字和模擬輸入/輸出功能,可提供與其他設(shè)備的接口。此外,Avantes AvaSpec DLL軟件開(kāi)發(fā)包以及在Delphi,Visual Basic,C#,C ++,LabView,MatLab和其他編程環(huán)境中的示例程序,使用人能夠在自己的應(yīng)用程序中開(kāi)發(fā)代碼。