基于双面金属波导的乙酸溶液检测方法

作     者：陈恒言 朱鹏飞 祝昆 Chen Hengyan;Zhu Pengfei;Zhu Kun

作者机构：上海工程技术大学物理与统计学院上海201620 六盘水师范大学物理与电气工程学院贵州六盘水553004 

出 版 物：《应用激光》 (Applied Laser)

年 卷 期：2024年第44卷第6期

页      面：151-157页

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：六盘水师范大学物理重点学科(LPSSYZDXK201801) 

主　　题：表面等离子体波共振(SPR) 光波导 高灵敏度 激光器 生物传感器 

摘      要：传统的物质浓度的检测方法主要是基于吸收光度法,其中包括分光光度计、气相或液相色谱法等,虽然这几种方法的测量灵敏度较高,但是由于其测试的过程较复杂,测试设备体积过大且耗时较长。因此研究一种测量溶液折射率微小变化的便捷方法。主要利用双面金属包覆波导的高阶模特性,从而实现了测量的高灵敏度。通过使用一种双金属包层波导结构,以待测样品作为其导波层,两层金属薄膜作为其包层。醋酸溶液和溴甲酚绿在波导引导层中消光系数的微小变化会导致反射光谱中光强度的显著变化。利用双面金属包覆波导的衰减全反射(attenuated total reflection)曲线对波导结构的灵敏响应从而实现了物质的痕量检测。理论模拟和实验结果均表明,该方法对乙酸的检测限可低至1.3 nm,与表面等离子体场增强共振散射(SP-RLS)方法相比,其性能提高了16倍,与火焰原子吸收光谱法和荧光光谱法相比,分别提高了4倍。该方法是一种耗时短、需样少、稳定性高、便捷且廉价的一种溶液浓度实时检测技术,为以后的化工生产流程提供了一种有效的检测路线。