基于平面波導的角度調(diào)制型表面等離子共振傳感器的研究的開題報告

基于平面波導的角度調(diào)制型表面等離子共振傳感器的研究的開題報告一、選題背景與意義表面等離子共振傳感器(SurfacePlasmonResonanceSensor,SPR)是一種高靈敏度、高選擇性的生物傳感器，廣泛應用于生物醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測、食品檢測等領域。SPR傳感器通過檢測生物體和表面等離子共振現(xiàn)象之間的響應差異，對樣品中的化學和生物分子進行檢測。近年來，隨著生物醫(yī)藥和環(huán)境監(jiān)測領域的不斷發(fā)展，對于更高靈敏度和更多樣的傳感器需求也越來越迫切。本文旨在探究一種基于平面波導的角度調(diào)制型SPR傳感器，該傳感器對于光學激發(fā)模式、金屬結構和結構尺度等有著較強的靈活性和調(diào)控性。同時，通過結合表面等離子體的局域電磁場特性和虛高斯波函數(shù)的理論模型，更好地實現(xiàn)SPR傳感器對樣品中生物分子的檢測。二、研究內(nèi)容本研究主要包括以下幾個方面：1.建立基于平面波導的角度調(diào)制SPR傳感器的理論模型，探究其光學激發(fā)模式與金屬結構對傳感器性能的影響。2.通過仿真計算和實驗驗證，對比分析角度調(diào)制傳感器和傳統(tǒng)SPR傳感器的性能。3.探究表面等離子體的局域電磁場特性和虛高斯波函數(shù)的理論模型，分析其對SPR傳感器靈敏度和選擇性的影響。4.使用SPR傳感器檢測模擬樣品和實際樣品，分析其在生物醫(yī)藥和環(huán)境監(jiān)測領域的應用潛力。三、研究方法1.建立基于平面波導的角度調(diào)制SPR傳感器的理論模型，采用金屬-介質(zhì)-金屬結構，分析光學激發(fā)模式和金屬結構對傳感器性能的影響。2.通過理論計算和仿真模擬，研究角度調(diào)制傳感器和傳統(tǒng)SPR傳感器的性能差異，確定最佳的傳感器結構參數(shù)。3.分析表面等離子體的局域電磁場和虛高斯波函數(shù)的理論模型，建立數(shù)學模型，計算并對比其對傳感器靈敏度和選擇性的影響。4.設計實驗，選擇模擬樣品和實際樣品，使用SPR傳感器進行檢測和分析，研究其應用潛力。四、預期成果本研究旨在建立基于平面波導的角度調(diào)制SPR傳感器的理論模型，探究其在生物醫(yī)藥和環(huán)境監(jiān)測領域中應用的潛力。通過理論計算和實驗驗證，預期得到以下幾個成果：1.建立基于平面波導的角度調(diào)制SPR傳感器的理論模型，分析其光學激發(fā)模式和金屬結構對傳感器性能的影響。2.發(fā)現(xiàn)角度調(diào)制傳感器和傳統(tǒng)SPR傳感器的性能差異，確定最佳的傳感器結構參數(shù)和工作條件。3.對比分析表面等離子體的局域電磁場和虛高斯波函數(shù)的理論模型，分析其對傳感器靈敏度和選擇性的影響。4.使用SPR傳感器檢測模擬樣品和實際樣品，分析其在生物醫(yī)藥和環(huán)境監(jiān)測領域的應用潛力。五、研究計劃及進度安排本研究的主要任務包括理論計算和實驗驗證兩個部分，預計完成時間為兩年。第一年：1.完成基于平面波導的角度調(diào)制SPR傳感器的理論模型建立和仿真計算。2.分析角度調(diào)制傳感器和傳統(tǒng)SPR傳感器的性能差異，確定最佳的傳感器結構參數(shù)和工作條件。3.對表面等離子體的局域電磁場和虛高斯波函數(shù)的理論模型進行分析和探究。第二年：1.設計實驗和完成樣品準備，進行SPR傳感器的檢測和數(shù)據(jù)分析。2