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研究方向
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一、传感器件与检测技术

2017/9/25 14:54:40人浏览

主要进行新型光纤表面等离子体共振(SPR)生物传感器、光纤表面增强Raman生化传感器、光子晶体光纤荧光温度传感器、干涉式光纤传感器、光纤气体传感器及半导体气体传感器等研究,完善光纤传感器测量技术,推进其在智能结构及安全检测领域的应用。

光纤表面等离子体共振(SPR)生物传感器


光纤表面等离子体共振生物传感器是一种基于物理光学原理的新型生化分析系统,可应用于生化检测 、药物筛选 、食品工业、环境监测、临床诊断等领域。与传统的相互作用分析技术相比较,它具有实时在线远距离监控、能跟踪检测样品的动态变化过程、检测过程方便快捷、灵敏度高、无需标记、耗样量极少、空间体积小、携带方便等特点。

本方向提出的复合金属薄膜结构终端反射式光纤SPR传感器相比于传统传感器具有使用寿命长,分辨率高等优势;半圆柱面镀膜光纤SPR传感器具有在线检测灵敏、高效、生物相容性好等特点。


       





光纤表面增强Raman生化传感器


本方向研究的光纤表面增强拉曼散射(SERS)传感器结合了SERS 探测技术与光纤传感技术优势,一方面可以提供分子“指纹”信息,使得探测信号强度提高到普通拉曼散射探测信号的106倍以上,可实现低浓度样品的灵敏探测;同时借助光纤传输光的特点,可实现远程、原位、实时的探测。我们基于飞秒激光微加工及新型纳米颗粒生长技术,制备出了高灵敏度的光纤SERS传感器,实现了各种生化样品的探测,在环境监测、化学分析、生物、食品安全、生命科学等领域有很大的实用意义。


       




光子晶体光纤荧光温度传感器


在光子晶体光纤荧光温度传感器中填充荧光物质,具有荧光物质浓度高和选择范围广的特点,既可以填充有机荧光材料,又可以填充无机荧光材料,填充浓度可以任意调节,便于传感器的设计。并且孔内的光强度较高,对于空心光子晶体光纤,光场与荧光物质的重叠率甚至可接近100%。应用长度较长的光子晶体光纤还可以增加光与荧光物质的作用长度。它还可以通过同时检测激发光与荧光,实现双参数测量。因此,可以实现高荧光效率的光子晶体光纤温度传感器。


     



干涉式光纤传感器


光子晶体光纤具有很多显著的优点:无截止单模、高非线性、可以设计的色散及高双折射特性。基于微结构光纤的模间干涉原理制作的传感器具有结构紧凑、全光纤化、灵敏度高等重要特性,这决定了其在光纤传感领域有着重要的研究意义和开发潜力。

通过合理地设计微结构光纤的结构,当宽带光源经过光子晶体光纤传输作用后,发生模间干涉现象,并通过光纤光谱仪进行光谱监测。基于微结构光纤的模间干涉机理。我们制作出了各种新型的Mach-Zehnder、F-P、Michelson干涉式光纤传感器,实现了温度不敏感的应力传感器、超灵敏的温度测量(包括超高温传感等)、折射率传感等。


   




光纤气体传感器


挥发性有机物(VOCs) 通常指的是在常温常压下可以形成蒸气的有机物,主要包括苯系物,有机氯化物,有机酮,醇,胺,醚等。VOCs具有毒性,刺激性以及致癌性,不仅会造成环境污染,也会严重损害人体健康。在许多领域,如化工产业、医药、食品安全、环境保护等,VOCs的检测都非常重要。

本方向采用飞秒激光制作微结构光纤长周期光栅激发包层高阶模,通过将VOCs扩散到微结构光纤的空气孔中,大大增强有机物分子与包层模场的相互作用,有望显著提高VOCs气体传感的灵敏度。  


 



半导体气体传感器


半导体气体传感器可感受外界气氛信息并按一定规律转换成可测信号。随着科学技术的不断进步,人们所使用和接触的气体越来越多,因此要求对这些气体成分进行分析、检测及报警的领域也日益扩大。对于高性能传感器的需求变得非常迫切,特别是在环境、安全、食品质量及疾病诊断领域更是受到人们广泛的关注。本方向主要研究高性能、低价格、便携式的大气环境污染监测气体传感器及糖尿病呼吸标志物传感器。