一、用荧光监测法制作光纤光栅的实验（论文文献综述）
李连琴[1]（2021）在《基于微光纤增敏技术的传感研究》文中研究说明在当代信息技术高速发展的情况下,光纤传感技术也在不断的发展,其在通信、航空航天、生物检测等领域受到广泛的关注。于此同时,光纤传感器的增敏技术也不断地被提出,以满足不同场合的需要。本文基于微纳光纤耦合器特性、熔锥后的强倏逝场特性、光子晶体光纤（PCF）特性以及石墨烯的湿敏特性,提出了几种高性能的光纤传感器。本文主要工作如下:1.详细介绍了光纤传感器增敏技术的研究背景、微纳光纤传感器的分类,讨论了微纳光纤耦合器的发展现状,并分别介绍了微纳光纤耦合器、光子晶体光纤、石墨烯的传感机理,为后续工作奠定基础。2.提出了一种基于高灵敏度熔锥耦合型微纳光纤应变传感器,实现了高精度的应变传感测量。将两根单模光纤剥掉2 cm左右的涂覆层后,相互缠绕在光纤拉制系统平台上,设置所需拉锥参数,打开氢气流量,利用氢气火焰对两根光纤进行拉锥燃烧,制备光纤耦合器,利用耦合后的强倏逝场特性,实现对应变的测量。通过对该器件反复测量,得出其具有很好的可逆性。为克服交叉敏感问题,通过干涉波谷对温度与应变具有不同敏感特性,利用系数矩阵解决温度对应变的影响。实验结果获得了应变灵敏度为20.35 pm/με的理想结果,相应的线性相关系数为99.9%。3.设计了一种基于微纳光纤耦合环的液位-折射率-温度三参量传感。通过对两根扭曲的传统通信光纤进行拉锥,使其融合和细化,制备成熔锥型环形光纤。在通过对波谷的检测,可以分别实现对液位、折射率、温度的测量。利用光纤耦合的强倏逝场特性,在逐渐拉锥过程中,耦合器会形成x偏振态和y偏振态两路干涉（奇模与偶模）,两路略有差别的光叠加形成干涉。实验得出:在宽度为8mm光纤耦合器中,液位、折射率和温度的最高灵敏度分别为18.78 mmpm/、568.74 RIUnm/、154.76 pm/℃。4.提出了一种基于熔锥耦合型光纤微位移检测的新方法,实现对位移的精确测量。将两根剥掉涂覆层的单模光纤置于拉锥平台的凹槽内,用氢气火焰对光纤进行灼烧,制备光纤耦合器。该实验运用理论与实验相结合的方式,在理论的基础上搭建微位移测量实验系统,探究不同腰区直径对位移的响应特性。实验表明,微光纤耦合器对位移具有较高的灵敏度传感性能,微位移传感器显示灵敏度为143.92/mpmm,全尺寸范围达195mm。5.提出了一种新型的基于石墨烯特性的熔锥型Sagnac环湿度传感器。首先,在光子晶体光纤（PCF）两端分别熔接单模光纤（SMF）,构成SMF-PCF-SMF干涉。然后将光子晶体两端的单模光纤对折成环形,置于光纤拉锥平移平台上进行拉锥耦合。利用熔锥耦合的双折射效应,且在环内熔接一段PCF,构成一个连接光子晶体光纤的Sagnac干涉仪。将制备好的干涉仪放置在专用光学平台上,在该干涉仪的熔锥区和光子晶体光纤部分分别涂覆石墨烯,利用石墨烯的优良特性对湿度进行测量。实验结果显示,在湿度环境为36.0%RH-75.3%RH的范围内灵敏度达到340.13 pm/%RH。6.提出了一种新型的双折射熔锥耦合型Sagnac干涉折射率传感器。利用光纤耦合的强倏逝场特性,且耦合区存在双折射效应,将制备好的传感器放置于不同折射率的溶液中。实验结果显示,在1.339-1.367的折射率范围内,灵敏度达到186.656 nm/RIU。本论文对微纳光纤耦合器与熔锥型sagnac环干涉传感结构特性进行分析研究,实现了对应变、折射率、温度、液位、微位移、湿度等物理量的检测。本文所提出的传感器结构制作简单、成本低廉,对其他领域的检测具有借鉴作用。
罗昊[2]（2020）在《特种光纤技术在STED超分辨显微成像系统中的应用研究》文中研究指明随着科学技术的发展,很多现代科学领域的前沿问题都指向了对于微观世界中的基本规律的探索。由于衍射极限的存在,应用传统光学显微镜已经无法清晰分辨出这种微观尺度的细节信息。而应用电子显微镜等非光学显微镜则极易造成样本的损伤,难以对活体样本进行实时观测。在这种情况下,受激辐射损耗（Stimulated Emission Depletion,STED）显微镜的发明给现代科学的发展提供了有力的工具。由于它采用光学方法突破衍射极限的巧妙设计,使得STED显微镜既具有传统光学显微镜非接触性,非破坏性,观测实时性等优点,又可满足很多前沿科学问题对于显微镜分辨本领的要求。STED显微镜在被发明后的短短几十年间就被广泛应用于现代生物学和医学等诸多科学领域的研究中,并于2014年获得了诺贝尔化学奖。目前国内外报导的STED显微镜系统绝大部分是采用空间光调制的方法来实现生成显微镜所需的扫描光束的。由于这种空间光路非常复杂且精密,给显微镜的操作以及调试过程带来了很多的困难。针对STED显微镜系统中对于扫描光束的实际需求,本课题研究了通过特种光纤技术来实现STED环形光束的生成,并直接将STED光束与激发光束进行同轴匹配输出的方法。具体工作包括以下几个方面:首先,通过对三层阶跃型特种光纤的模式理论进行分析,提出当特种光纤中的三层折射率从内到外逐层递减时,通过其中支持的前三阶标量模式间的干涉效应,可以使特种光纤输出环形光束。并针对STED显微镜系统中对扫描光束的具体需求,得出了特种光纤设计参数需满足的一些限制条件。其次,根据所提出的基于模间干涉的特种光纤设计原理,得到了一种能够生成STED显微镜系统中所需扫描光束的特种光纤。实验结果表明,该特种光纤可将入射的波长为633nm的普通激光束转化为环形光束输出,并将入射的波长为475nm的普通激光束转化为具有亮心的光束输出。并且两光束在空间传播过程中能保持严格的同轴性。这种特种光纤生成的环形光束的光场在空间传播过程中可以一直保持良好的环形暗心特性,即使在经过透镜聚焦后,在微米尺度的焦斑中依然能观察到很明显的暗心。基于该特种光纤设计出一套简化的STED显微镜用扫描光束生成系统。再次,设计并得到了另一种能够生成STED显微镜系统中所需扫描光束的三层阶跃型特种光纤。该特种光纤对于波长在某一范围内（至少包括450nm到532nm）的入射光只能支持前两阶标量模的传输。当入射光集中进入内包层而不进入纤芯时,光纤中主要被激发起的只有第二阶标量模,其输出为环形光束。当入射光集中进入纤芯而不进入内包层时,光纤中主要被激发起的只有基模,其输出光束类似高斯型分布。并且对于波长较长（实验验证了 633nm）的光和波长较短（实验验证了 405nm）的光,即使入射光集中进入内包层而不进入纤芯,其输出也不会是环形光束,而是具有亮心的光束。基于该特种光纤以及其它光纤器件设计了一套全光纤结构的STED显微镜用扫描光束生成系统。最后,针对上述第二种特种光纤在产生环形光束时所需的入射光条件的特殊性问题,进行了在特种光纤上写入长周期光纤光栅（Long Period Fiber Grating,LPFG）来引发光纤基模到第二阶标量模的功率耦合的实验。实验结果表明,在应用写入了 LPFG的特种光纤时,对于波长在某一特定范围内的光,即使采用普通的入射条件,也可实现环形光束的输出。而对于波长较长的光,写入LPFG对其输出光场分布形式无明显影响。实验研究了写入LPFG的栅距对特种光纤输出光场分布形式的影响,并分析了该特种光纤由于写入LPFG而引起的光谱中各波长成分的损耗特性。
潘莉莉[3]（2020）在《稀土离子掺杂YAG-Al2O3荧光纤维增强铝基复合材料应力响应机制》文中进行了进一步梳理变形区的应力应变对纤维增强铝基复合材料的性能具有重要的影响,但是直观地检测和分析应力应变仍然是比较困难的。稀土离子的荧光谱线丰富、发射强度高,易于寻峰,为荧光光谱法测量应力所需力敏特性材料的选择提供了更多的可能性。本课题研究中,通过静电纺丝法将稀土离子(Tb3+、Eu3+)作为发光中心掺杂到YAG-Al2O3复合纳米短纤维中,分别制备了Tb3+掺杂和Eu3+掺杂的YAG-Al2O3荧光复合纳米短纤维(以下将Tb3+掺杂的YAG-Al2O3荧光纳米纤维和Eu3+掺杂的YAG-Al2O3复合纳米纤维分别简称为(YAG:Tb3+-Al2O3)csf和(YAG:Eu3+-Al2O3)csf),使YAG-Al2O3增强纤维光功能化。然后将荧光纤维与铝合金粉末混合并烧结形成纤维增强的铝基复合材料(以下将(YAG:Tb3+-Al2O3)csf增强的铝基复合材料简称为(YAG:Tb3+-Al2O3)csf/Al复合材料,(YAG:Eu3+-Al2O3)csf增强的铝基复合材料简称为(YAG:Eu3+-Al2O3)csf/Al复合材料)。研究了纤维添加量对复合材料力学性能的影响,并通过光谱响应研究了荧光纤维增强铝基复合材料在不同拉应力下发射光谱的变化,分析了光谱变化与拉应力的响应关系,简要阐述了纤维的荧光发射峰频移对拉应力的响应机制。主要研究结果如下:（1）采用静电纺丝法将不同含量的Tb3+/Eu3+掺杂到YAG-Al2O3复合纳米纤维。研究了荧光纳米纤维晶体结构、微观组织以及发光性能。当Tb3+/Eu3+的添加量为5 mol.%时,荧光纤维(YAG:Tb3+-Al2O3)csf和(YAG:Eu3+-Al2O3)csf均表现出更强的发光特性。(YAG:Tb3+-Al2O3)csf的发射光谱在543 nm处发射出绿光,属于Tb3+的5D4-7F5跃迁。(YAG:Eu3+-Al2O3)csf的发射光谱表现出Eu3+的5D0-7FJ（J=0,1,2,3,4）跃迁,波长592 nm处为强橙红色发射。（2）将(YAG:Tb3+-Al2O3)csf与铝合金基体复合,研究了(YAG:Tb3+-Al2O3)csf对铝基复合材料致密度、抗拉强度、硬度等力学性能的影响。当(YAG:Tb3+-Al2O3)csf的添加量为1 wt.%,(YAG:Tb3+-Al2O3)csf/Al复合材料的极限抗拉强度（UST）为300.1 MPa。以(YAG:Tb3+-Al2O3)csf/Al复合材料荧光发射光谱带重心波长作为拉应力传感信号,得到的应力传感方程为λ=546.6817-0.0042σ,灵敏度为0.0042 nm/MPa。谱带重心波长随拉应力发生明显的蓝移现象。（3）(YAG:Eu3+-Al2O3)csf/Al复合材料具有应力敏感特性。随着拉应力的增加,荧光发射光谱带重心波长发生红移。复合材料的荧光发射光谱的重心波长与拉应力具有良好的线性关系,应力传感方程为λ=594.69539+0.01437σ,拟合优度为0.99895。(YAG:Eu3+-Al2O3)csf/Al复合材料在拉应力下的频移系数为0.40523 cm-1/MPa,约为标准红宝石荧光材料压力系数(5.5 cm-1/GPa)的73倍。（4）荧光发射谱带重心波长可以作为力敏信号进行拉应力的传感。相同实验条件和拉应力范围内,(YAG:Eu3+-Al2O3)csf/Al复合材料表现出更高的拉应力传感精度,且(YAG:Eu3+-Al2O3)csf的频移系数是(YAG:Tb3+-Al2O3)csf的34倍。因此,将Eu3+的5D0→7F1电子跃迁的重心波长随拉应力的变化可用于应力传感,在一定程度上表征复合材料的内应力。
何建宇[4]（2020）在《光纤SO42-离子传感器的研制及其在混凝土检测中的应用》文中提出硫酸根离子(SO42-)侵蚀是影响混凝土结构耐久性的主要因素之一。在混凝土孔隙系统中传输的硫酸根离子达到一定浓度后对混凝土的侵蚀劣化作用表现为与水泥水化产物发生化学反应,析出膨胀性侵蚀产物的结晶和腐蚀混凝土结构中的钢筋,进而导致混凝土结构膨胀、开裂、剥落以及强度损失,严重影响了混凝土结构的服役年限,引发重大安全事故和经济损失。如果在混凝土结构中置入一种传感器对硫酸根离子侵蚀进行多点位的实时监测,则可在硫酸根离子侵蚀初期采取相应保护措施以避免或降低混凝土结构的严重破坏,从而实现对混凝土结构耐久性问题的预警。光纤传感器具有响应速度快、灵敏度高、体积小易嵌入材料内部在线检测等优点,在化学分析中受到广泛应用。荧光分析法最大特点是分析灵敏度高、选择性强和使用简便,而基于荧光配合物的荧光分析更是将一些原来不发荧光的有机、无机物质纳入了荧光分析的范围。本论文提出将荧光分析法与光纤传感器结合,研发一种基于荧光配合物的光纤传感器用于混凝土环境中硫酸根离子浓度监测,对混凝土结构耐久性问题的预警具有重要的工程与经济意义。主要研究内容包括以下几个方面:（1）采用复分解和有机络合反应合成了钪-桑色素配合物作为硫酸根离子的荧光探针,并对荧光配合物的结构及性能进行了表征。结果表明,钪离子与桑色素以1:2的摩尔比通过配位键形成荧光配合物,其最佳激发波长和最佳发射波长分别为Ex=420nm,Em=500nm;通过分析荧光配合物与硫酸根离子反应过程中钪的结合能变化,研究了硫酸根离子使荧光配合物发生荧光猝灭效应的反应机理。（2）钪-桑色素荧光配合物对硫酸根离子特别敏感,其在硫酸根离子标准溶液中标定的标定方程为:I0/I=0.35095+0.00382,相关系数R2=0.9986。与荧光配合物在不同p H值（7-12.6）的碱性混凝土模拟液中标定的标准曲线斜率几乎相同;从离子空间构型的角度研究了荧光配合物对硫酸根离子具有选择性检测的机理。（3）采用包埋法制备了硫酸根离子CA敏感膜和硫酸根离子PVB敏感膜,分别对两种敏感膜的表面形貌及亲水性进行了表征;研究了硫酸根离子对固态敏感膜的荧光猝灭作用,结果表明固态敏感膜中的荧光配合物仍能被硫酸根离子荧光猝灭,并且硫酸根离子浓度越高,对敏感膜的荧光猝灭效果越强。（4）制备出两种硫酸根离子光纤传感器,其中基于CA敏感膜的光纤硫酸根离子传感器在硫酸根离子标准溶液中标定的标准方程为:I0/I=0.21043+0.01093,相关系数=0.97859;而在碱性混凝土模拟液中标定硫酸根离子时受p H值的影响,标准方程斜率会随着p H值的增大而增大。基于PVB敏感膜的光纤硫酸根离子传感器在硫酸根离子标准溶液中标定的标准方程为:I0/I=0.86829+0.00498,相关系数R2=0.99412;且其在碱性混凝土模拟液中标定硫酸根离子时不受pH值的影响。
刘永风[5]（2019）在《基于荧光AgInZnS量子点的重金属离子检测研究》文中提出量子点（Quantum Dots,QDs）因具有稳定性好、吸收谱宽、发射谱窄、及抗漂白能力强等优势,在光电器件、细胞标记、及传感等领域引起了科研人员极大的研究关注,尤其是在重金属离子检测领域发挥着越来越重要的积极作用。重金属污染会对环境及生物体造成巨大的危害,引起了全球的关注并成为研究热点。基于荧光QDs的重金属离子检测是一种简单、快速、特异性强的方法,并可视觉化检测。人们通过优化并创新制备方法以获得稳定性好、量子效率（Quantum Yield,QY）高、发射光谱可调的功能化QDs,以实现重金属离子的高灵敏度、高选择性检测,但目前仍存在一些不足和挑战。如QD基的重金属离子传感器主要集中在镉基、汞基等高毒性QDs,易对环境造成二次污染,且灵敏度低;荧光猝灭传感模式易造成假阳性信号,难以实现痕量精确测量;缺少参考信号,容易受到环境和仪器不稳定的干扰,降低实验结果的准确性;对重金属离子的实时、在线、高选择性检测仍然是一个挑战。针对以上问题,本文通过热注入法制备了AgInZnS（AIZS）QDs,并以微乳法将其转为水性,用于高选择性、高灵敏地分析水相中的Cu2+;为了简化制备过程并实现对金属离子的荧光增强比值传感,利用一步水相法制备了稳定性好、QY高的亲水性AIZS QDs,并探究了其对Cd2+的荧光增强比值传感特性;并将AIZS QDs和光纤有机结合,实现了Cu2+的高灵敏、高选择性、实时检测。本论文的主要研究工作如下:（1）归纳了QD基重金属离子检测的荧光猝灭和增强传感机制,进一步梳理了国内外研究现状,分析了当前QD基荧光金属离子传感的不足,为后续通过各种方式获得功能化的亲水性AIZS QDs以提高重金属离子传感特性提供理论依据,并为后面的研究工作指明方向。（2）研究了无机AIZS QDs的Cu2+传感特性。利用热注入法制备AIZS QDs,通过微乳法获得了稳定性好的亲水性AIZS–GO QDs和AIZS–DTAB QDs,并应用于荧光传感器检测水相中Cu2+。它们对Cu2+都有很好的特异性,同时研究了表面活性剂对传感性能和机制的影响。（3）构建了AIZS/氮掺杂石墨烯QDs（Nitrogen doped Graphene QDs,NGQDs）双发射比值传感器,并探究了其对Cd2+的传感特性。通过水相法直接合成巯基丙酸修饰的（3-Mercaptopropionic Acid,MPA）AIZS QDs（AIZS–MPA QDs）,优化合成过程,获得最优QDs的中心波长为550 nm,QY为41.2%。并用来检测水相中的Cd2+,Cd2+能够增强AIZS–MPA QDs的荧光强度,增强机制为Cd2+对QDs表面缺陷的有效钝化。最终,将AIZS–MPA QDs和NGQDs以一定比例混合,构建荧光增强型Cd2+比率传感器,实现了高灵敏度、高选择性检测。该方法可有效消除假阳性信号、仪器波动以及环境带来的干扰。（4）探究了水性AIZS–SDS QDs涂覆光纤传感器对水相中Cu2+的检测性能。通过微乳法以十二烷基硫酸钠（Sodium Dodecyl Sulfate,SDS）为表面活性剂将油性AIZS QDs转为亲水性稳定的AIZS–SDS QDs,在聚乙烯醇的作用下稳定坚固地将其沉积在“Y”型光纤端面,实现了对水溶液中的Cu2+的高选择性、高灵敏度检测。并通过吸收光谱、PL光谱、荧光寿命、及XPS手段证明了电子转移导致荧光猝灭的传感机制。
张瑾[6]（2019）在《微纳多芯光纤海水盐度测量技术研究》文中研究说明海水盐度是衡量海水中含盐量的指标。它是海水的一个基本参数,是研究海洋动力学、季节气候预测、水产养殖及水质污染监测的重要特征。光纤干涉仪适用环境灵活、测量结果准确、不受电磁干扰影响,被广泛应用于海水盐度测量。本文主要研究微纳多芯光纤干涉式传感器的折射率特性和温度特性。首先对干涉型传感器进行理论分析,然后进行软件仿真,最后进行折射率实验和温度实验,总结出传感器的传输规律。具体内容和结构安排如下:首先,介绍了几种海水盐度测量方法及干涉式海水盐度传感器研究现状。分析了光纤Michelson干涉仪的折射率测量原理,根据耦合模理论分析了三芯光纤传输特性,为本文实验奠定了理论依据。其次,搭建双臂Michelson干涉式传感器,通过熔融拉锥法和刻写长周期光纤光栅法制作传感单元。进行实验测量上述两种传感器的折射率特性,实验结果表明:以长周期光栅作传感单元的传感器在1.33241.3492区间内,折射率灵敏度为-409.91nm/RIU,且折射率特性线性度良好。再次,建立三芯光纤的有限元仿真模型,得到其折射率灵敏度与光纤直径的关系曲线。制作了四种不同拉锥长度的微纳多芯光纤Mach-Zehnder干涉仪,实验测得四种不同规格传感器的折射率灵敏度逐渐增大,实验结果与仿真结论一致。拉锥长度16.20mm的微纳多芯光纤Mach-Zehnder干涉仪折射率灵敏度可达到5815.50nm/RIU。用规格为15.99mm的传感器进行温度实验,测得其温度灵敏度具有良好的线性特性。最后,选取几种海水样品作为待测溶液,用规格为16.20mm的传感器测量其折射率。实验结果显示,该传感器测量结果误差小于0.35‰,具有很高的实用价值和研究价值。最终得出结论:微纳多芯光纤Mach-Zehnder结构传感器灵敏度高,折射率特性线性度良好,在海水盐度测量领域有广阔的应用前景。
张旭[7]（2019）在《基于光纤S锥形模间干涉传感器件的生物分子特异性检测研究》文中进行了进一步梳理随着社会经济的发展,信息技术的进步,生物医学研究引起了人们广泛的研究兴趣,成为了当今时代的重要发展领域之一。生物传感器件在疾病诊断、医疗保健、药物研制、环境监测等诸多领域的应用过程中,装置的灵敏度、集成度以及探测的精确度等性能也面临着进一步的提高与优化,因此,新型生物传感器件的研制成为了生物医学领域的研究热点。光纤生物传感器作为一种将光纤传感技术的优势结合到生物检测技术当中的高效探测分析工具,为无标记生物检测提供了一种响应速度快、安全性高、耗样量少、生物相容性好的新型技术手段。本文以光纤S锥形干涉结构为基础制作光纤模间干涉型传感器,主要讨论了传感器件的结构特性以及其在生物分子特异性检测方面的实验研究。本论文的主要研究工作包括以下几方面:1.结合光纤模间干涉原理,对光纤S锥形结构的干涉原理进行理论分析。同时,基于光束传输法建立了光纤S锥形结构的理论模型,讨论S锥结构的几何参数与干涉光谱间的关系,为S锥形光纤结构的制备提供理论依据。2.设计并实现了一种基于疏水蛋白HGFI自组装的光纤S锥形免疫传感器。利用熔接机电弧放电制作光纤S锥形结构,并封装于石英毛细管通道内用于免疫检测实验研究。疏水蛋白HGFI可自组装成膜并吸附探针抗体分子于光纤表面。经表面修饰后的光纤传感器即可实现对抗原分子的特异性免疫检测。3.设计并制作了级联S锥形光纤模间干涉传感器,从理论角度分析了该结构的干涉原理以及透射光谱强度随环境折射率的变化关系。在实验上,利用多聚赖氨酸PLL（Poly-L-Lysine）与光纤表面的吸附作用,在光纤表面固定探针单链DNA分子,分别对碱基序列互补与完全不互补的DNA分子进行对比实验检测。4.提出并制作了一种基于细芯光纤的级联S锥形模间干涉结构,从理论上分析了该干涉器件的原理及特点,并且基于光束传输法对其光场分布情况进行了模拟研究。实验中,利用此光纤干涉传感器实现了最低浓度为1 nM的DNA分子的检测,同时该传感装置的特异性、重复性均在实验中得到验证。
汪正坤[8]（2019）在《准确在线测量微藻生物膜厚度的塑料光纤传感器研究》文中研究表明微藻可以通过光合作用将二氧化碳和水合成有机物。同时,微藻也可以利用有机废水中的碳源（如苯酚）实现微藻生物质生产。此外,微藻能够生产人类生活中所需的蛋白质、维生素、油脂、抗生素等物质。因此,微藻在固碳、有机废水处理及生物质能源生产等研究领域受到了广泛关注。目前关于微藻的培养方法主要有悬浮法和生物膜法。其中微藻生物膜技术具有生物质采收方便、占地面积小、光能利用效率高等优点而成为研究热点。虽然微藻生物膜技术具有上述诸多优点,但其生长代谢过程受到微藻生物膜厚度显着的影响。其原因在于微藻生物膜厚度是联系反应器流体力学和生化反应动力学特性的关键参数,生物膜厚度参数直接影响微藻生产蛋白质、脂肪等营养物质的效率与品质及光能与底物利用效率、微藻生物质产量及微藻降解CO2或有机污染物的效率。因此实时监测微藻生物膜厚度对人类进行微藻生物质能源的大规模培养、应对未来能源危机、CO2固定及有机污染物降解都具有十分重要的意义。目前关于微藻生物膜厚度测量的方法主要有显微镜法、电化学方法和光纤法。其中显微镜法和电化学方法难以实现对微藻生物膜厚度的实时在线原位测量。虽然光纤传感器具有灵敏度高、体积小、抗电磁干扰、生物相容性等优点可被用于生物膜厚度的测量,但是目前光纤传感器难以实现对微藻生物膜厚度的准确测量;其原因在于微藻生物膜生长代谢过程中,不仅生物膜厚度（生物膜量）会发生变化,液相底物及产物浓度也会变化;液相变化信息会对传感器输出结果产生干扰,导致传感器输出信号难以实时反映生物膜厚度变化信息。因此,本文为了实现微藻生物膜厚度实时在线准确的测量,首先,利用塑料光纤构建了一种高灵敏度塑料光纤折射率传感器。其次,研制了一种高灵敏度苯酚溶液光纤传感器。再次,利用研制的高灵敏度光纤传感器构建了用于微藻生物膜在线准确测量的双探针光纤倏逝波传感器;其中一个探针作为生物厚度传感器探针,用于响应生物膜厚度及液相浓度变化信息;另外一个探针作为生物膜厚度参考探针,用于响应生物膜生长代谢过程液相浓度变化信息。为了分析该双探针光纤传感器能准确测量微藻生物膜厚度,建立了传感器理论分析模型。最后,利用构建的双探针光纤传感器对微藻生物膜在苯酚溶液中的生长过程进行了实时在线测量。本文的主要研究内容如下:（1）高灵敏度塑料光纤折射率传感器研究。实验首先利用机械和化学腐蚀的方法将光纤的包层或部分纤芯去除制成不同直径的D型的光纤传感器,探究了不同直径的光纤传感器的灵敏度的差异,其次,在光纤表面涂敷加拿大树脂和纳米薄膜,探究了不同涂敷厚度对传感器灵敏度的影响,最后利用D型光纤倏逝波传感器对不同折射率的葡萄糖和不同浓度的汞（II）离子进行了测量。（2）高灵敏度苯酚溶液响应的光纤传感器研究。为获得苯酚响应的高灵敏度响应的光纤传感器,在（1）的基础上,在D型光纤传感器表面涂敷加拿大树脂薄膜后,在表面再涂敷TiO2、TiO2/SiO2、Er3+:YAlO3/SiO2/TiO2三种光催化薄膜,探究了三种光催化薄膜厚度对苯酚溶液响应的灵敏度的影响。（3）在上述研究的基础上,针对微藻生物膜光生物反应器,构建了一种用于苯酚溶液中微藻生物膜厚度在线检测的双探针型D型塑料光纤倏逝波生物膜厚度传感器及其检测系统。微藻生物膜厚度传感器由双探针光纤（传感臂和参考臂）组成,其中一根传感器的敏感区裹上一层核孔膜,用于分离也液相混合溶液和微藻藻细胞,仅响应液相中的浓度相关信息,记为参考臂;另一根传感器敏感区不做处理,用于响应微藻生物膜厚度及液相浓度变化信息,记为传感臂。同时,本文构建了传感器理论模型。最后,利用该传感器系统实时在线检测了液相中微藻生物膜生长过程中的厚度变化信息。
孙丹丹[9]（2015）在《光栅型与干涉型微纳光纤生物传感器》文中研究表明生物传感技术在疾病诊断、药物开发、环境监测等领域具有重要的研究价值和应用需求。探索传感新机制,研制新型传感器件,拓宽生物医学传感应用成为相关行业发展的迫切要求。新信息功能材料-光纤的引入,为现代生物传感技术注入了生命力。光纤具有体积小、重量轻、灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰、安全性好、生物兼容性强等其他功能材料不具备的优点,成为近二十年来发展最为迅速的传感介质之一。实现高灵敏度、高特异性、免标记的光纤生物医学―在体检测‖技术,及发展功能集成化光纤生物医学传感器件,是当今该领域的研究热点和发展方向。本论文以微纳光纤布拉格光栅和单锥干涉型微纳光纤为生物传感载体,以光纤表面生物敏感薄膜为识别元件,通过高灵敏度折射率感知和高特异性识别能力,将待测生物信息高效率地转化为光信号,实现识别检测。不同于传统标记类传感器的复杂预处理过程,上述两类微纳光纤器件通过强倏逝光场效应直接感测待测生物样品,并兼具传感探针体积小巧、结构灵活等特点,为高分辨率、免标记、在体检测的生物医学传感功能器件提供了全新的手段。论文研究内容主要包括以下三个部分:（1）基于光栅型微纳光纤器件的DNA杂交检测研究DNA序列配对检测是通过已知DNA序列对待测样品中目标DNA进行的高特异性互补链杂交技术。此部分首先采用193nm准分子激光器结合相位掩膜板法高效制备微纳光纤光栅,之后通过吸附法制作具有特异性识别能力的微纳光纤光栅生物探头,得到可探测的DNA浓度低至0.5μM,测量结果重复可靠。并在此基础上研究了光栅型微纳光纤器件在DNA杂交中的非特异性响应。此传感器工作于反射端,探针结构小巧、操作简便,通过不同阶模的相对波长漂移差补偿了DNA杂交检测过程中的温度交叉敏感问题。（2）基于单锥干涉型微纳光纤器件的核酸适体传感研究此研究基于凝血酶核酸适体与凝血酶具有高特异性和强亲和力,利用单锥干涉型微纳光纤传感结构开展检测研究。采用共价键合法实现具有特异性的光纤核酸适体探头制作。然后使用成功制作的光纤核酸适体探头检测不同浓度的凝血酶,统计数据得到该传感器可测生物浓度低至0.1μM。进一步研究了接近实际情况的血清中特异性响应,并得到良好的结果。最后,采用与凝血酶分子量可比拟的胃蛋白酶进行该传感器的非特异性研究。所使用的单锥干涉型微纳光纤传感结构采用熔融拉锥的方法制备,其的折射率灵敏度高达1660nm/RIU,且具有较低的温度响应系数,并通过特别设计的―U‖型探针式结构,使得测量操作更为简便准确。（3）基于单锥干涉型微纳光纤器件的乳腺癌抗原免疫传感研究此研究依据免疫传感机理,即乳腺癌标志物抗原可与相应的抗体发生特异性结合,进而影响传感器的生物敏感膜的特性。该工作采用共价键合法完成具有特异性的光纤免疫探头,并实现了不同浓度乳腺癌标志物HER2抗原的检测。实验验证了该传感器在乳腺癌早期诊断检测的可行性。
郭璇[10]（2013）在《微结构光纤光栅免标记生物传感特性的理论研究》文中指出免标记光纤生物传感器由于具有结构简单、灵敏度高等优点，已经成为生物传感器的重要组成部分。而微结构光纤天然的微流通道、灵活的结构设计使它非常适合用于制作光纤生物传感器，因此对微结构光纤光栅生物传感器的研究具有十分重要的理论价值和实际意义。本文在总结目前光纤生物传感器的技术和研究现状的基础上，理论分析了高双折射型微结构光纤光栅和柚子型微结构光纤光栅生物传感模型的折射率、生物膜层厚度和温度的传感特性，并实验验证了柚子型微结构光纤布拉格光栅和长周期光栅的折射率及温度传感特性，为微结构光纤光栅的生物传感技术奠定了理论基础。论文的主要内容包括：首先，采用有限元法分析了高双折射型微结构光纤的传输特性，计算了光纤的传输模式及其模场分布，并运用耦合模算法和传输矩阵法对该光纤的布拉格光栅、级联布拉格光栅以及啁啾光栅的反射谱特性进行了仿真，得到了三类高双折射型微结构光纤光栅的反射谱。其次，深入分析了高双折射型微结构光纤布拉格光栅、级联布拉格光栅以及啁啾光栅的折射率、生物膜层厚度变化和温度的灵敏度，研究了利用布拉格光栅反射谱中两个谐振波长的波长差实现生物膜层厚度测量的新方法。分析了所设计生物传感器的折射率及生物膜层厚度灵敏度随光纤及光栅参数的变化规律，从而为传感头结构参数的优化设计提供了理论依据。再次，利用传输矩阵法分析了柚子型微结构光纤布拉格光栅的反射谱和该光纤长周期光栅的透射谱。研究了在充入不同折射率液体时光栅谐振波长的漂移情况和在生物膜层厚度发生变化时其谐振波长的变化规律。同时考虑热膨胀效应和热光效应对柚子型微结构布拉格光栅和长周期光栅的温度特性进行分析得到了相应的温度灵敏度。然后，利用扩展的传输矩阵法深入分析了柚子型微结构光纤中长周期与布拉格级联光栅的传输特性。研究了级联光栅在反射方式下工作时，反射谱的两个谐振波长对折射率、生物膜层厚度和温度的传感特性；研究了级联光栅在透射方式下工作时，长周期光栅和布拉格光栅谐振波长对生物膜层厚度及温度灵敏度的差别，理论分析了利用两个谐振波长同时测量生物膜层厚度和温度的方法。最后，对柚子型微结构光纤布拉格光栅和长周期光栅的折射率特性和温度特性进行了实验验证，对实验结果进行了详细分析，证明了利用微结构光纤光栅进行免标记生物传感器设计的可行性。本文对不同种类微结构光纤光栅折射率、生物膜厚度和温度传感特性进行了大量的理论和实验研究工作，为微结构光纤光栅免标记生物传感器的深入研究和应用奠定了基础。
二、用荧光监测法制作光纤光栅的实验（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用荧光监测法制作光纤光栅的实验（论文提纲范文）
（1）基于微光纤增敏技术的传感研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 微纳光纤传感器的分类 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 微纳光纤耦合器国内外研究进展 |
| 1.3.2 微纳光纤耦合器的研究意义 |
| 1.4 本文的主要研究内容及章节安排 |
| 2 相关基础理论 |
| 2.1 熔锥型微纳光纤耦合器的特性 |
| 2.1.1 几何模型 |
| 2.1.2 插入损耗 |
| 2.1.3 附加损耗 |
| 2.1.4 分光比 |
| 2.1.5 隔离度 |
| 2.2 熔锥型光纤耦合器的分析方法 |
| 2.2.1 耦合模理论 |
| 2.2.2 有限元法 |
| 2.3 光纤Mach-Zehnder干涉型传感原理 |
| 2.4 光纤倏逝波理论 |
| 2.5 石墨烯特性的传输机理 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于微纳光纤耦合器的传感增敏技术 |
| 3.1 熔锥型微纳光纤耦合器应变传感器 |
| 3.1.1 微纳光纤耦合器的制备方法 |
| 3.1.2 应变传感器的传感原理 |
| 3.1.3 实验装置 |
| 3.1.4 实验结果及数据分析 |
| 3.2 基于微纳光纤耦合环的液位-折射率-温度三参量传感 |
| 3.2.1 传感器的制备方法 |
| 3.2.2 多参量传感器测量的干涉原理 |
| 3.2.3 实验装置 |
| 3.2.4 实验结果及数据分析 |
| 3.3 基于熔锥耦合型的微位移传感研究 |
| 3.3.1 微位移传感器的干涉原理 |
| 3.3.2 实验装置 |
| 3.3.3 实验结果及数据分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于熔锥型sagnac环干涉传感增敏技术 |
| 4.1 基于石墨烯特性的熔锥型Sagnac环湿度传感器 |
| 4.1.1 熔锥型Sagnac环的制备方法 |
| 4.1.2 传感器的干涉原理 |
| 4.1.3 实验装置及数据分析 |
| 4.2 基于双折射熔锥型Sagnac干涉的折射率传感器 |
| 4.2.1 传感器的制备方法 |
| 4.2.2 传感器的干涉原理 |
| 4.2.3 实验装置及数据分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在硕士研究生阶段研究成果 |
| 发表论文 |
| 申请专利 |
| 致谢 |
（2）特种光纤技术在STED超分辨显微成像系统中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题历史背景 |
| 1.1.1 传统光学显微镜分辨本领“衍射极限”的发现 |
| 1.1.2 现代科学中常用的新型显微镜简介 |
| 1.1.3 光纤技术简介 |
| 1.2 本课题的目的与意义 |
| 1.3 本课题相关技术的国内外发展现状 |
| 1.3.1 STED显微镜技术的国内外发展现状 |
| 1.3.2 采用特种光纤方法改进STED显微镜技术的国内外发展现状 |
| 1.3.3 光纤生成环形光束技术的国内外发展现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 传统STED显微镜原理及本课题研究目的 |
| 2.1 光学显微镜分辨本领的衍射极限 |
| 2.1.1 光的波动理论基础 |
| 2.1.2 圆孔的衍射图样 |
| 2.1.3 传统光学显微镜分辨本领的衍射极限问题 |
| 2.1.4 共聚焦扫描显微镜分辨本领的衍射极限问题 |
| 2.2 STED显微镜的基本原理 |
| 2.2.1 量子化原子结构模型 |
| 2.2.2 光子与原子相互作用的三种形式 |
| 2.2.3 STED显微镜原理 |
| 2.3 小尺度下生成环形光束的困难 |
| 2.3.1 傅里叶光学原理简介 |
| 2.3.2 微米尺度环形孔径出射光场的空间分布 |
| 2.4 传统STED系统中环形光束的生成方法及本课题研究目的 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 用于STED显微系统的特种光纤设计与制备原理 |
| 3.1 光纤模式理论 |
| 3.1.1 矢量法 |
| 3.1.2 标量法 |
| 3.2 特种光纤生成环形光束的初步探索 |
| 3.2.1 环形纤芯光纤输出光束所存在的问题 |
| 3.2.2 具有良好环形特性的光纤本征模式 |
| 3.3 三层阶跃型特种光纤的模式理论 |
| 3.4 三层阶跃型特种光纤的制备方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于光纤中模式干涉的特种光纤方案 |
| 4.1 特种光纤中的模式干涉理论 |
| 4.2 特种光纤的参数与仿真数据 |
| 4.2.1 特种光纤的实际折射率分布 |
| 4.2.2 特种光纤中的本征模场解 |
| 4.2.3 特种光纤中光场的分布形式 |
| 4.3 基于特种光纤的实验结果 |
| 4.3.1 环形STED光束的生成 |
| 4.3.2 环形STED光束与激发光束的同轴输出 |
| 4.3.3 环形STED光束的汇聚特性测试 |
| 4.3.4 基于特种光纤的STED显微镜扫描光束生成系统 |
| 4.4 不同入射光条件对于输出光场的影响 |
| 4.4.1 入射光半径对输出光场的影响 |
| 4.4.2 入射光角度对输出光场的影响 |
| 4.4.3 入射光偏离光纤轴的距离对输出光场的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于选择性激发特定模式的特种光纤方案 |
| 5.1 特种光纤的参数与仿真数据 |
| 5.1.1 特种光纤的实际折射率分布 |
| 5.1.2 特种光纤中的本征模场解 |
| 5.2 基于特种光纤的实验结果 |
| 5.2.1 输入光波长在特定范围内时的输出特性 |
| 5.2.2 输入光波长在特定范围外时的输出特性 |
| 5.2.3 全光纤结构的STED显微镜扫描光束生成系统 |
| 5.2.4 半光纤结构的STED显微镜扫描光束生成系统 |
| 5.3 长周期光纤光栅对特种光纤出射光场的影响 |
| 5.3.1 光纤光栅简介 |
| 5.3.2 刻写LPFG的实验方案 |
| 5.3.3 不同栅距的LPFG对输出光场的影响 |
| 5.3.4 LPFG引入的光谱损耗特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）稀土离子掺杂YAG-Al2O3荧光纤维增强铝基复合材料应力响应机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 应力应变测试方法概述 |
| 1.2.1 应力应变传统测试技术 |
| 1.2.2 应力应变的无损检测技术 |
| 1.3 激活剂离子掺杂纳米发光材料 |
| 1.4 纳米发光材料制备方法 |
| 1.4.1 高温固相反应 |
| 1.4.2 溶胶凝胶法 |
| 1.4.3 燃烧合成法 |
| 1.4.4 化学沉淀法 |
| 1.4.5 静电纺丝法 |
| 1.5 应力的稀土荧光传感理论 |
| 1.5.1 稀土荧光产生原理 |
| 1.5.2 晶体场理论与电子云膨胀效应 |
| 1.5.3 应力的稀土荧光传感研究现状 |
| 1.6 本课题的研究意义与内容 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第2章 实验材料及表征方法 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验试剂和主要仪器设备 |
| 2.2.1 主要化学试剂 |
| 2.2.2 基体材料的选择 |
| 2.2.3 主要仪器设备 |
| 2.3 稀土离子掺杂荧光纳米纤维的制备方法 |
| 2.3.1 静电纺丝工艺参数的确定 |
| 2.3.2 Eu~(3+)/Tb~(3+)掺杂YAG-Al_2O_3 荧光纳米纤维的制备 |
| 2.4 Eu~(3+)/Tb~(3+)掺杂YAG-Al_2O_3 纤维增强铝基复合材料的制备 |
| 2.4.1 复合粉体的制备 |
| 2.4.2 复合材料的制备 |
| 2.5 材料表征及测试仪器 |
| 2.5.1 荧光纳米纤维相组成分析 |
| 2.5.2 复合材料的微观组织分析 |
| 2.5.3 金相显微组织分析 |
| 2.5.4 光致发光光谱分析 |
| 2.6 复合材料性能测试 |
| 2.6.1 复合材料相对密度测试 |
| 2.6.2 复合材料硬度测试 |
| 2.6.3 复合材料拉伸性能测试 |
| 2.6.4 荧光-拉应力传感系统的搭建 |
| 第3章 稀土离子掺杂荧光纳米纤维的制备与发光性能的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 (YAG:Tb~(3+)-Al_2O_3)csf的制备 |
| 3.2.2 (YAG:Eu~(3+)-Al_2O_3)csf的制备 |
| 3.2.3 荧光纳米纤维的结构、形貌及发光性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 荧光纳米纤维结构分析 |
| 3.3.2 荧光纳米纤维形貌分析 |
| 3.3.3 荧光纳米纤维光谱分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Tb~(3+)掺杂YAG-Al_2O_3 荧光纳米纤维增强铝基复合材料的应力响应特性 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 (YAG:Tb~(3+)-Al_2O_3)csf/Al复合材料的制备 |
| 4.2.2 复合材料力学性能测试 |
| 4.2.3 应力传感系统的搭建 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 形貌分析 |
| 4.3.2 复合材料致密度和硬度分析 |
| 4.3.3 复合材料抗拉强度分析 |
| 4.3.4 (YAG:Tb~(3+)-Al_2O_3)csf/Al复合材料的拉应力响应特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Eu~(3+)掺杂YAG-Al_2O_3 复合纳米纤维增强铝基复合材料的应力响应特性.. |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 复合材料致密度和硬度分析 |
| 5.3.2 复合材料抗拉强度分析 |
| 5.3.3 (YAG:Eu~(3+)-Al_2O_3)csf/Al复合材料的拉应力响应特性 |
| 5.3.4 Tb~(3+)/Eu~(3+)掺杂YAG-Al_2O_3 荧光纳米纤维应力传感性能的比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（4）光纤SO42-离子传感器的研制及其在混凝土检测中的应用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 硫酸根离子研究的背景与意义 |
| 1.2 硫酸根离子的作用及危害 |
| 1.2.1 硫酸根离子的作用 |
| 1.2.2 硫酸根离子的危害 |
| 1.3 硫酸根离子对混凝土的侵蚀劣化作用 |
| 1.3.1 混凝土受硫酸根离子侵蚀主要化学反应 |
| 1.3.2 主要化学产物的侵蚀机理 |
| 1.3.3 干湿循环作用下硫酸钠结晶侵蚀机理 |
| 1.3.4 对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀 |
| 1.4 硫酸根离子的检测方法 |
| 1.5 光纤传感器在检测混凝土硫酸根离子侵蚀中的研究 |
| 1.5.1 监测钢筋锈蚀法 |
| 1.5.2 检测硫酸根离子浓度法 |
| 1.6 选题的目的、意义与主要的内容 |
| 1.6.1 选题的目的和意义 |
| 1.6.2 课题来源与主要研究内容 |
| 1.6.3 创新点 |
| 第二章 硫酸根离子荧光探针的合成与性能研究 |
| 2.1 实验部分 |
| 2.1.1 试剂及仪器 |
| 2.1.1.1 实验试剂 |
| 2.1.1.2 实验仪器 |
| 2.1.2 钪-桑色素荧光配合物的制备 |
| 2.1.3 荧光配合物对硫酸根离子的检测步骤 |
| 2.1.4 模拟混凝土条件下硫酸根离子的检测步骤 |
| 2.2 结果与讨论 |
| 2.2.1 荧光配合物的表征及其与硫酸根离子反应机理的研究 |
| 2.2.2 溶液中的荧光配合物对硫酸根离子的标定 |
| 2.2.3 荧光配合物对硫酸根离子的选择性 |
| 2.2.4 模拟混凝土条件下硫酸根离子的标定以及p H的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 硫酸根离子荧光敏感膜的制备与表征 |
| 3.1 实验部分 |
| 3.1.1 试剂及仪器 |
| 3.1.1.1 实验试剂 |
| 3.1.1.2 实验仪器 |
| 3.1.2 乙酸纤维素敏感膜的制备 |
| 3.1.3 聚乙烯醇缩丁醛敏感膜的制备 |
| 3.1.4 硫酸根离子敏感膜的表征 |
| 3.1.4.1 表面形貌表征 |
| 3.1.4.2 成分分析 |
| 3.1.4.3 亲水性能表征 |
| 3.1.5 敏感膜对硫酸根离子的检测 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 CA敏感膜的表征及性能 |
| 3.2.2 PVB敏感膜的表征以及性能 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 硫酸根离子光纤传感器的制备与性能研究 |
| 4.1 实验部分 |
| 4.1.1 试剂及仪器 |
| 4.1.1.1 实验试剂 |
| 4.1.1.2 实验仪器 |
| 4.1.2 光纤硫酸根离子传感器荧光探头的制备 |
| 4.1.3 光纤硫酸根离子传感器光学检测系统及平台的搭建 |
| 4.1.4 光纤硫酸根离子传感器的检测方法 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 基于CA敏感膜光纤SO_4~(2-)离子传感器的标准曲线 |
| 4.2.2 CA敏感膜光纤传感器在模拟混凝土条件下硫酸根离子的标定 |
| 4.2.3 基于PVB敏感膜光纤SO_4~(2-)离子传感器的标准曲线 |
| 4.2.4 PVB敏感膜光纤传感器在模拟混凝土条件下硫酸根离子的标定. |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术成果 |
（5）基于荧光AgInZnS量子点的重金属离子检测研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 QDs的基本性质 |
| 1.2.1 量子限域效应 |
| 1.2.2 量子隧道效应 |
| 1.2.3 介电限域效应 |
| 1.2.4 表面效应 |
| 1.2.5 库伦阻塞效应 |
| 1.3 QDs的制备 |
| 1.3.1 有机相法 |
| 1.3.2 水相法 |
| 1.4 QDs的研究现状 |
| 1.4.1 QDs在SCs中的研究现状 |
| 1.4.2 QDs在LEDs中的研究现状 |
| 1.4.3 QDs在生物医学中的研究现状 |
| 1.4.4 QDs在重金属离子检测中的研究现状 |
| 1.5 本文的研究意义和内容 |
| 2 QDs重金属离子检测的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 QDs的发光原理 |
| 2.3 QDs的荧光特性 |
| 2.4 QDs的重金属离子检测原理 |
| 2.4.1 静态猝灭 |
| 2.4.2 动态猝灭 |
| 2.4.3 荧光共振能量转移 |
| 2.4.4 光致电子转移 |
| 2.4.5 内滤效应 |
| 2.4.6 表面钝化机制 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 水性AIZS–GO和AIZS–DTAB QDs荧光Cu~(2+)传感器的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂 |
| 3.2.2 仪器 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.3 材料的表征 |
| 3.3.1 AIZS QDs的表征 |
| 3.3.2 GO的表征 |
| 3.3.3 AIZS–GO QDs的表征 |
| 3.3.4 AIZS–DTAB QDs的表征 |
| 3.4 水性AIZS–GO QDs的Cu~(2+)检测性能研究 |
| 3.4.1 p H效应 |
| 3.4.2 Cu~(2+)传感实验 |
| 3.4.3 检测机制 |
| 3.4.4 选择性 |
| 3.5 水性AIZS–DTAB QDs的Cu~(2+)检测性能研究 |
| 3.5.1 p H效应 |
| 3.5.2 Cu~(2+)传感实验 |
| 3.5.3 检测机制 |
| 3.5.4 选择性 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 AIZS/NGQDs双发射荧光Cd~(2+)传感器的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试剂及仪器 |
| 4.2.2 实验方法 |
| 4.3 实验变量对AIZS–MPA QDs光学特性的影响 |
| 4.3.1 反应时间 |
| 4.3.2 pH和前驱体摩尔比 |
| 4.4 材料的表征 |
| 4.4.1 AIZS–MPA QDs的表征 |
| 4.4.2 NGQDs的表征 |
| 4.4.3 AZIS/NGQDs的表征 |
| 4.5 AIZS–MPA QDs对Cd~(2+)传感性能的研究 |
| 4.5.1 实验条件的优化 |
| 4.5.2 Cd~(2+)传感实验 |
| 4.5.3 选择性和实际应用 |
| 4.6 AIZS/NGQDs双发射荧光传感器对Cd~(2+)检测性能的研究 |
| 4.6.1 实验条件的优化 |
| 4.6.2 Cd~(2+)传感实验 |
| 4.6.3 检测机制 |
| 4.6.4 选择性和实际应用 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 基于AIZS–SDS QDs光纤Cu~(2+)传感器的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 试剂及仪器 |
| 5.2.3 实验方法 |
| 5.3 试验结果与讨论 |
| 5.3.1 材料的表征 |
| 5.3.2 pH效应 |
| 5.3.3 Cu~(2+)传感实验 |
| 5.3.4 检测机制 |
| 5.3.5 选择性 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 内容总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 论文不足及进一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| B.作者在攻读博士学位期间所授权专利 |
| C.作者在攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| D.作者在攻读博士学位期间参加的学术会议 |
| E.作者在攻读博士学位期间的获奖情况 |
| F.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（6）微纳多芯光纤海水盐度测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 盐度的定义 |
| 1.3 盐度检测技术 |
| 1.3.1 电导率法 |
| 1.3.2 折射率法 |
| 1.3.3 表面等离子共振法 |
| 1.3.4 微波遥感法 |
| 1.3.5 布里渊散射法 |
| 1.3.6 光纤传感法 |
| 1.4 光纤干涉式海水盐度传感器研究现状 |
| 1.5 论文内容及章节安排 |
| 第2章 光纤Michelson干涉仪传感原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单模光纤Michelson干涉仪理论分析 |
| 2.2.1 单模光纤Michelson干涉仪工作原理 |
| 2.2.2 单模光纤Michelson干涉仪折射率传感器理论分析 |
| 2.3 三芯光纤的传输特性 |
| 2.3.1 三芯光纤的波导耦合特性 |
| 2.3.2 波导耦合的基本参数 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 单模光纤Michelson干涉仪的实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于锥形传感单元的光纤Michelson干涉仪的实验研究 |
| 3.2.1 光纤拉锥的制备 |
| 3.2.2 基于锥形传感单元的光纤Michelson干涉仪的工作原理 |
| 3.2.3 基于锥形传感单元的光纤Michelson干涉仪折射率实验研究 |
| 3.3 基于LPFG的光纤Michelson干涉仪的实验研究 |
| 3.3.1 LPFG的制作 |
| 3.3.2 基于LPFG的光纤Michelson干涉仪的理论分析 |
| 3.3.3 基于LPFG的光纤Michelson干涉仪的传感原理 |
| 3.3.4 基于LPFG的光纤Michelson干涉仪折射率特性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 多芯光纤Michelson干涉仪折射率传感实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三芯光纤Michelson干涉仪工作原理 |
| 4.2.1 光路结构 |
| 4.2.2 理论分析 |
| 4.3 基于多芯光纤Michelson干涉仪的制作及折射率溶液配制 |
| 4.3.1 光纤熔接 |
| 4.3.2 传感单元制作 |
| 4.4 实验研究 |
| 4.4.1 实验系统搭建 |
| 4.4.2 实验研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于微纳多芯光纤的干涉式传感器研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微纳光纤理论 |
| 5.3 基于微纳多芯光纤的Michelson干涉仪的制作及实验研究 |
| 5.3.1 工作原理 |
| 5.3.2 干涉仪的制作 |
| 5.3.3 折射率传感器实验研究 |
| 5.4 基于微纳多芯光纤的Mach-Zehnder干涉仪制作及实验研究 |
| 5.4.1 基于微纳多芯光纤的Mach-Zehnder干涉仪的工作原理 |
| 5.4.2 基于微纳多芯光纤Mach-Zehnder干涉仪的制作 |
| 5.4.3 基于微纳多芯光纤Mach-Zehnder干涉仪折射率传感器的实验研究 |
| 5.4.4 实验准确性分析 |
| 5.4.5 折射率与温度交叉敏感问题解决方案 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（7）基于光纤S锥形模间干涉传感器件的生物分子特异性检测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第一节 光纤传感器件概述 |
| 第二节 模间干涉型光纤传感器研究现状 |
| 1.2.1 光纤模间干涉结构的种类 |
| 1.2.2 模间干涉型光纤传感器件的国内外研究进展 |
| 1.2.3 光纤S锥形传感器件研究现状 |
| 第三节 光纤生物传感器研究现状 |
| 第四节 论文主要研究内容及创新点 |
| 第二章 光纤模间干涉理论分析与仿真 |
| 第一节 光纤的模间干涉理论 |
| 第二节 光纤S锥形模间干涉结构的透射光谱理论模拟研究 |
| 第三节 本章小结 |
| 第三章 光纤S锥形模间干涉免疫传感器件研究 |
| 第一节 光纤S锥形模间干涉仪的特性研究 |
| 3.1.1 光纤S锥形模间干涉仪的制作方法 |
| 3.1.2 光纤S锥形模间干涉仪的干涉原理及光谱特性分析 |
| 第二节 基于疏水蛋白自组装的光纤S锥形免疫传感器件实验研究 |
| 3.2.1 真菌疏水蛋白概述 |
| 3.2.2 疏水蛋白在光纤表面的自组装特性研究 |
| 3.2.3 抗原抗体免疫检测实验研究与结果分析 |
| 第三节 本章小结 |
| 第四章 级联S锥形光纤模间干涉DNA传感器件研究 |
| 第一节 级联S锥形光纤模间干涉传感器件特性研究 |
| 4.1.1 级联S锥形光纤模间干涉仪的制作方法 |
| 4.1.2 级联S锥形光纤模间干涉仪的干涉原理及光谱特性分析 |
| 4.1.3 级联S锥形光纤模间干涉仪的传感特性研究 |
| 第二节 级联S锥形光纤模间干涉DNA检测传感器件实验研究 |
| 4.2.1 光纤表面修饰及DNA杂交检测实验流程 |
| 4.2.2 DNA杂交检测实验结果分析 |
| 第三节 本章小结 |
| 第五章 基于细芯光纤的级联S锥形模间干涉DNA传感器件研究 |
| 第一节 细芯光纤导光特性及研究进展概述 |
| 第二节 基于细芯光纤的级联S锥形模间干涉仪的特性研究 |
| 5.2.1 基于细芯光纤的级联S锥形模间干涉仪的制作方法 |
| 5.2.2 基于细芯光纤的级联S锥形模间干涉仪的干涉原理及光谱特性 |
| 第三节 基于细芯光纤的级联S锥形模间干涉DNA传感器实验研究 |
| 5.3.1 DNA杂交检测实验结果分析 |
| 5.3.2 传感器特异性与重复性评估 |
| 第四节 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）准确在线测量微藻生物膜厚度的塑料光纤传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 光纤传感器在生化转化过程中的应用 |
| 1.2.1 光纤离子传感器 |
| 1.2.2 光纤气体传感器 |
| 1.2.3 光纤液体传感器 |
| 1.2.4 光纤生物传感器 |
| 1.3 提高光纤传感器灵敏度方法研究现状 |
| 1.3.1 倏逝波光纤传感器 |
| 1.3.2 光纤表面等离子体共振传感器 |
| 1.3.3 荧光光纤传感器 |
| 1.3.4 其它类型的光纤传感器 |
| 1.4 微藻生物膜厚度检测方法研究现状 |
| 1.4.1 微藻生物膜厚度离线检测方法 |
| 1.4.2 微藻生物膜厚度在线监测方法 |
| 1.5 课题研究内容及意义 |
| 1.5.1 课题意义及研究目的 |
| 1.5.2 本文研究内容 |
| 2 高灵敏度塑料光纤折射率传感器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料及仪器 |
| 2.2.1 塑料光纤 |
| 2.2.2 实验仪器及装置 |
| 2.3 D形光纤传感器 |
| 2.3.1 不同直径D形塑料光纤传感器的制备 |
| 2.3.2 不同直径D形光纤传感器的传输光谱及灵敏度 |
| 2.4 SiO_2-TiO_2/加拿大树脂涂敷的D形光纤传感器 |
| 2.4.1 加拿大树脂涂覆厚度对传感器光谱传输及灵敏度的影响 |
| 2.4.2 SiO_2-TiO_2薄膜涂敷厚度对加拿大树脂传感器光谱传输及灵敏度的影响 |
| 2.5 表面改性的D型光纤倏逝波传感器Hg2+选测性测试 |
| 2.5.1 实验材料、仪器及方法 |
| 2.5.2 材料表征 |
| 2.5.3 传感器对汞离子溶液的响应特性 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 高灵敏度苯酚溶液光纤传感器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料及仪器 |
| 3.2.1 上转换发光剂(Er~(3+):YAlO_3)的制备 |
| 3.2.2 Er~(3+):YAlO_3/SiO_2/TiO_2复合光催化溶胶的制备 |
| 3.2.3 可见光响应苯酚塑料D形塑料光纤传感器的制备 |
| 3.3 材料表征 |
| 3.3.1 SEM、EDS、XPS、XRD |
| 3.3.2 荧光光谱分析 |
| 3.4 传感器对苯酚溶液的响应特性 |
| 3.4.1 TiO_2涂覆厚度对光纤传感器灵敏度及光谱的影响 |
| 3.4.2 SiO_2-TiO_2涂覆厚度对光纤传感器灵敏度及光谱的影响 |
| 3.4.3 Er~(3+):YAlO_3/SiO_2/TiO_2涂覆厚度对光纤传感器灵敏度及光谱的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 微藻生物膜厚度传感器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 生物膜厚度光纤传感器及理论分析 |
| 4.2.1 准确测量生物膜厚度的光纤传感器 |
| 4.2.2 传感器理论分析 |
| 4.3 实验方法和材料 |
| 4.3.1 藻种及培养基 |
| 4.3.2 生物膜厚度培养系统 |
| 4.3.3 微藻生物膜厚度传感器系统 |
| 4.4 传感器对生物膜厚度的在线测量 |
| 4.4.1 生物膜生长曲线 |
| 4.4.2 传感臂和参考臂的输出信号 |
| 4.4.3 苯酚浓度变化 |
| 4.4.4 生物膜仿真曲线 |
| 4.4.5 不同时间生物膜结构 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论及展望 |
| 5.1 本文主要结论 |
| 5.2 后续研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（9）光栅型与干涉型微纳光纤生物传感器（论文提纲范文）
| 符号说明 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤生物传感原理及特点 |
| 1.2 光纤核酸和乳腺癌抗原免疫生物传感研究意义 |
| 1.2.1 光纤核酸生物传感的研究意义 |
| 1.2.2 光纤乳腺癌抗原免疫生物传感的研究意义 |
| 1.3 光纤核酸和乳腺癌抗原免疫生物传感器的研究进展 |
| 1.3.1 光纤核酸生物传感器的研究进展 |
| 1.3.2 光纤乳腺癌抗原免疫生物传感器的研究进展 |
| 1.4 本文主要的研究内容和创新之处 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 创新之处 |
| 第二章 光栅型和单锥干涉型微纳光纤器件制备 |
| 2.1 微纳光纤传感器 |
| 2.1.1 微纳光纤原理 |
| 2.1.2 微纳光纤传感器的分类 |
| 2.2 光栅型微纳光纤器件的原理及制备 |
| 2.2.1 光栅型微纳光纤器件的原理 |
| 2.2.2 光栅型微纳光纤器件的制备 |
| 2.3 单锥干涉型微纳光纤器件的原理及制备 |
| 2.3.1 单锥干涉型微纳光纤器件的原理 |
| 2.3.2 单锥干涉型微纳光纤器件的制备 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光栅型微纳光纤DNA传感器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光栅型微纳光纤器件的特性 |
| 3.3 光栅型微纳光纤生物探针制备及表征 |
| 3.4 光栅型微纳光纤DNA生物传感实验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 单锥干涉型微纳光纤核酸适体传感器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单锥干涉型微纳光纤器件的特性 |
| 4.3 单锥干涉型微纳光纤生物探针制备及表征 |
| 4.4 单锥干涉型微纳光纤核酸适体生物传感实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 单锥干涉型微纳光纤乳腺癌抗原免疫传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单锥干涉型微纳光纤免疫探针制备及表征 |
| 5.3 单锥干涉型微纳光纤乳腺癌抗原免疫生物传感实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间的科研成果 |
| 致谢 |
（10）微结构光纤光栅免标记生物传感特性的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 免标记光纤生物传感器的分类 |
| 1.2.1 光纤表面等离子体共振生物传感器 |
| 1.2.2 光纤倏逝波生物传感器 |
| 1.2.3 光纤光栅生物传感器 |
| 1.3 免标记光纤生物传感器的国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 存在的问题和研究意义 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 MOF 光栅及生物传感的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 MOF 的理论基础 |
| 2.2.1 有限元算法 |
| 2.2.2 平面波展开法 |
| 2.2.3 其它方法 |
| 2.3 MOF 光栅的理论基础 |
| 2.3.1 耦合模理论 |
| 2.3.2 传输矩阵法 |
| 2.4 生物免疫传感器理论基础 |
| 2.4.1 免疫学基本原理 |
| 2.4.2 免疫传感器的类型及原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高双折射型 MOF 光栅传感特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高双折射型 MOF 模式分析 |
| 3.3 高双折射型 MOF 光栅传感特性分析 |
| 3.3.1 高双折射型 MOF 均匀布拉格光栅传输特性分析 |
| 3.3.2 高双折射型 MOF 布拉格光栅传感特性分析 |
| 3.3.3 高双折射型 MOF 布拉格光栅温度稳定性分析 |
| 3.3.4 高双折射型 MOF 光栅 F-P 腔传感特性分析 |
| 3.3.5 高双折射型 MOF 啁啾光栅传感特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 柚子型 MOF 光栅传感特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柚子型 MOF 布拉格光栅传感特性分析 |
| 4.2.1 柚子型 MOF 布拉格光栅折射率传感特性分析 |
| 4.2.2 柚子型 MOF 布拉格光栅温度特性分析 |
| 4.2.3 柚子型 MOF 布拉格光栅生物膜厚度传感特性分析 |
| 4.3 柚子型 MOF 长周期光栅传感特性分析 |
| 4.3.1 柚子型 MOF 长周期光栅折射率传感特性分析 |
| 4.3.2 柚子型 MOF 长周期光栅温度特性分析 |
| 4.3.3 柚子型 MOF 长周期光栅生物膜厚度传感特性分析 |
| 4.4 柚子型 MOF 级联光栅传感特性分析 |
| 4.4.1 柚子型 MOF 级联长周期光栅的传感特性分析 |
| 4.4.2 柚子型 MOF 长周期与布拉格光栅级联结构的传感特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 柚子型 MOF 光栅折射率及温度传感实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 柚子型 MOF 布拉格光栅的制备及传感实验 |
| 5.2.1 柚子型 MOF 布拉格光栅的制备 |
| 5.2.2 柚子型 MOF 布拉格光栅折射率及温度传感实验 |
| 5.3 柚子型 MOF 长周期光栅折射率及温度传感实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、用荧光监测法制作光纤光栅的实验（论文参考文献）
- [1]基于微光纤增敏技术的传感研究[D]. 李连琴. 浙江师范大学, 2021(02)
- [2]特种光纤技术在STED超分辨显微成像系统中的应用研究[D]. 罗昊. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [3]稀土离子掺杂YAG-Al2O3荧光纤维增强铝基复合材料应力响应机制[D]. 潘莉莉. 兰州理工大学, 2020(12)
- [4]光纤SO42-离子传感器的研制及其在混凝土检测中的应用[D]. 何建宇. 武汉理工大学, 2020(08)
- [5]基于荧光AgInZnS量子点的重金属离子检测研究[D]. 刘永风. 重庆大学, 2019(01)
- [6]微纳多芯光纤海水盐度测量技术研究[D]. 张瑾. 燕山大学, 2019(03)
- [7]基于光纤S锥形模间干涉传感器件的生物分子特异性检测研究[D]. 张旭. 南开大学, 2019
- [8]准确在线测量微藻生物膜厚度的塑料光纤传感器研究[D]. 汪正坤. 重庆理工大学, 2019(08)
- [9]光栅型与干涉型微纳光纤生物传感器[D]. 孙丹丹. 暨南大学, 2015(02)
- [10]微结构光纤光栅免标记生物传感特性的理论研究[D]. 郭璇. 燕山大学, 2013(12)