光子晶体光纤温度压力传感器

提出了一种在高温环境下同时测量温度和气压的光子晶体光纤温度压力传感器.在普通单模光纤和光子晶体光纤之间熔接一段空心光纤构成干涉结构.空心光纤段构成非本征法布里-珀罗干涉仪,利用光子晶体光纤的微孔与外界相通,通过气体折射率变化来测量环境中的气压变化;光子晶体光纤段构成本征法布里-珀罗干涉仪,利用热膨胀效应和热光效应来测量环境中的温度.传感器的解调通过自制的白光干涉解调仪实现,实验通过测量腔长得到被测环境的温度和气压.在不同温度和气压环境下,对腔长分别为306μm和1535μm的温度压力光纤传感器进行连续测量.实验结果表明,传感器能够在28~800℃的温度下和0~10 MPa的气压下稳定工作,测量范围内温度灵敏度可达17.4 nm/℃,压力灵敏度随温度增加而降低,在28℃时可达1460.5 nm/MPa.     

移相器微位移旋转误差的分析及测试

以压电陶瓷(PZT)微位移器为主要研究对象, 引入一种处理静态干涉图的新方法--虚光栅移相叠栅条纹法,设计实验对一台实际使用的移相器微位移旋转误差进行测试研究,对其引起的波面旋转情况进行了定量的计算分析,并给出测试结果.用虚光栅移相叠栅条纹法处理实验中加有载频的干涉图时,不需要使用任何移相器件,可以进行动态位相的检测,整个移相过程用计算机进行控制,避免了引入额外的移相误差.     

荧光光纤光栅传感特性的实验研究

在载氢掺铒光纤上写入Bragg光纤光栅,得到新型光子学器件-荧光光纤光栅.分别对其Bragg波长（λB）及荧光寿命（τ）的温度（T）及应变（ε）响应特性进行了实验研究,并且给出了λB和τ分别关于（T,ε）的拟合方程.实验结果表明：荧光光纤光栅的λB对T和ε的响应具备一般Bragg光纤光栅的优良特性,测得温度灵敏度为11.1pm /℃,应变灵敏度为1.19pm/με;而且τ对T和ε的响应也具有良好的线性关系,温度灵敏度为0.59 μs/℃,应变灵敏度为6.16 ns/με.实验结论为解决温度应力交叉敏感、实现温度应力的同时监测提供一条新颖的途径.     

一种新型双参量光纤布喇格光栅传感器的研制

介绍了一种新型的具有双参量测量功能的光纤布喇格光栅传感器.该传感器采用了特殊的结构,安装了两个不同中心波长的光纤布喇格光栅,可以实现两曲面之间狭小间隙的微小位移和温度的同时测量.实验表明,该传感器结构紧凑、体积小,具有良好的重复性和稳定性,位移测量误差不超过±10 μm,温度测量误差不超过±2℃.     

熊猫型保偏光纤光栅温度和压力传感特性的实验研究

对熊猫型保偏光纤光栅的传感特性进行了深入的实验研究,采用温箱和压力罐分别进行了温度和压力传感特性的实验研究.实验结果表明:在0～2.5 MPa的压强范围内,熊猫型保偏光纤光栅两个偏振方向上的压力敏感系数分别为0.004 88 nm/MPa和0.003 52 nm/MPa;在15～50 ℃的温度范围内,两个偏振方向上的温度敏感系数为0.01018 nm/℃和0.008 8 nm/℃.该光纤光栅两偏振态对温度和压力的不同敏感特性可用于解决光纤光栅的交叉敏感问题.     

N3染料对F-的高选择性光学传感性质

采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱滴定方法研究了N3染料, cis-Ru(H2dcbpy)2(NCS)2 (H2dcbpy=4,4’-二羧酸-2,2’-联吡啶), 在二甲基亚砜(DMSO)溶液中对F-、Cl-和Br-的识别行为. 结果表明, F-能引起N3的吸收光谱和荧光光谱的明显变化, 能作为高选择性的荧光和比率色度F-传感器. N3与F-相互作用产生一个大的荧光增强因子40, 在已报道的基于Ru(II)配合物的F-传感器中较为罕见.     

辣根过氧化物酶在金属螯合琼脂糖/CNTs修饰电极表面的固定化及邻苯二酚检测

将辣根过氧化物酶亲和固定在金属螯合功能化的琼脂糖/碳纳米管复合物修饰电极上,构建了一种新型的安培生物传感器,并将其用于邻苯二酚分析检测.金属螯合亲和是利用Ni2＋对辣根过氧化物酶表面的组氨酸或半胱氨酸残基强烈且可逆的亲和键合能力.因此,在分子中有这样残基的酶很容易固定在含有镍螯合的功能化的琼脂糖/碳纳米管复合物上.采用线性扫描伏安法和安培法研究,酶电极对邻苯二酚在-0.05V（vs.SCE）直接还原生物催化其生成的醌类物质而间接测定.对影响生物传感器灵敏度的pH、施加电位和H2O2浓度进行了研究.研究结果表明在pH为7.0,电极电位为-0.05V（vs.SCE）,H2O2浓度为40-M时,传感器有很好的响应.利用构建的生物传感器对邻苯二酚、苯酚、对叔丁基邻苯二酚及2-氯酚进行了测试,显示出高的灵敏度,特别是对邻苯二酚,其线性范围为2.0×10-8～1.05×10-5M,检测限为5.0×10-9M.此外,生物传感器在保存60天后其响应为起始水平的90%,响应时间为3s,并能用于实际水样测定,表明构建的生物传感器有宽的线性范围、高的灵敏度、好的抗干扰能力和长期稳定性.     

基于石墨烯修饰电极的电化学生物传感

石墨烯是一种具有单原子厚度的二维碳纳米材料,具有大的比表面积、高的导电性和室温电子迁移率,以及优异的机械力学性能.石墨烯还具有电化学窗口宽,电化学稳定性好,电荷传递电阻小,电催化活性高和电子转移速率快等电化学特性.化学修饰石墨烯,特别是氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO),可以被宏量、廉价地制备出来.它们具有可加工性能,可以被组装、加工或复合成具有可控组成和微结构的宏观电极材料.因此,石墨烯及其化学修饰衍生物是用于电化学生物传感的独特而诱人的电极材料.例如,GO是一种化学修饰石墨烯,也是石墨烯的重要前驱体;其边缘具有大量的羧基可用于共价固定酶,从而能实现酶电极的生物检测.在GO上的不可逆蛋白吸附也可以促进蛋白质的直接电子转移以提高其电化学检测性能.但是,GO大量的含氧官能团破坏了石墨烯本征的共轭结构,降低了其电学性能并限制了其实际应用.GO可以通过化学、电化学、热还原等技术转化成rGO,从而能部分修复其共轭结构,提高其导电性与传感性能.另一方面,石墨烯是一种零带隙材料;原子掺杂可以调控其能带结构,提高其电催化性能.石墨烯材料也常常需要通过与其它功能材料的复合进一步改善其可分散与可加工性能,提高其电催化活性和电化学选择性.本文综述了本征石墨烯(包括GO,rGO和掺杂石墨烯)以及石墨烯与生物分子、高分子、离子液体、金属或金属氧化物纳米粒子等复合材料修饰电极在检测各种生物分子方面的研究进展,并对该研究领域进行了展望.     

基于核酸适体的新型液晶生物传感用于检测血小板源性生长因子BB

利用核酸适体与其靶分子具有高度特异性结合的原理,建立了基于液晶取向改变的以核酸适体为捕获探针用于检测血小板源性生长因子BB(Platelet-derived growth factor BB,PDGF-BB)分子的新型液晶生物传感方法。核酸适体通过戊二醛偶联固定在3-氨丙基三乙氧基硅烷/N,N-二甲基-N-十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵[(3-Aminopropyl)trimethoxysilane/N,N-dimethyl-N-octadecyl(3-aminopropyl)trimethoxysilyl chloride,APTES/DMOAP]混合自组装的传感基底表面,当靶分子PDGF-BB存在时,可与核酸适体发生特异性作用结合于传感基底表面,根据生物分子的空间尺寸效应能诱导液晶分子取向发生变化,从而引起光学信号的亮度和色彩发生改变,实现对PDGF-BB的快速检测。本方法具有操作简单、选择型好、灵敏度高的特点,在PDGF-BB浓度为5 nmol/L时仍可观察到明显的光学信号变化。     

基于纳米探针的肿瘤细胞电化学传感研究进展

纳米材料在纳米尺度下具有独特的光、电、磁等性质,已广泛应用于细胞电化学传感的研究,该研究工作提高了肿瘤细胞检测的灵敏度与特异性,为癌症的早期诊断与治疗提供了新的方法与思路。本文综述了基于纳米探针进行肿瘤细胞电化学传感研究的工作,总结了纳米电化学细胞传感技术在肿瘤细胞固定、识别、检测及诱导凋亡等方面的研究进展,并对未来研究动向进行了展望。