結合共光程外差干涉術與表面電漿共振原理的穿透式生化感測器之研究

Study on a Transmission-type Biosensor Based on Multiple Total Internal Reflections in Heterodyne Interferometry

李學瑩(Syue-Ying Li)

指導教授 ： 王信福

健行科技大學/電資學院/電子工程系碩士班/碩士(2017年)

摘要

本研究乃是採用結合共光程外差干涉術與表面電漿共振原理的穿透式生化感測器之研究，其量測物質常用於製造鹼性電池、乾燥劑。
本人試著將其應用在植物工廠之pH控制方面。pH值對於植物工廠控制構造是非常重要；而氫氧化鉀是其中一種可控制pH值的關鍵物質，所以可以利用鹼性來平衡其植物工廠內酸化的水質。
植物工廠多數採取水耕方式種植植物，其原因有方便管理養分與避免病蟲害等優點，尤其在管理水質方面，可以藉由量測液體內部酸鹼度方式判斷根植物根部吸收養分的程度決定性影響。一般水耕方式pH值的變化大約是5.5-6.5之間。目前量測酸鹼度方式多採用玻璃感應管量測水中離子濃度，依據H+離子過多判斷為酸性，OH- 離子過度判斷為鹼性，因此通常會面臨一些量測問題，例如：溫度的變化會影響量測數值，與量測高濃度酸鹼狀態，毛細孔玻璃感應電位容易錯誤。因此我們研究光學方式量測水體內酸鹼度為本實驗重點，本實驗設計新型感測器之模擬研究。
此感測器之酸鹼度的靈敏度可達到( )。藉由提出此研究方案，結合共光程外差干涉具有結構簡單、高靈敏、即實量測等特性，利用光學方式量測，可避免感測器受到水中溫度影響而誤判。

關鍵字

氫氧化鉀 ； 衰減全反射 ； 外差干涉 ； 酸鹼度

並列摘要

In the paper, a transmission-type biosensor based on multiple attenuated total reflections in heterodyne interferometry is presented. The biosensor is made of an elongated prism, the height of the reflective elongated prism in the sensing region is D, D=0.6cm. The length of the sensor is L, L=11.6cm, index of outside (n3) is 1.33~1.37. The outside of elongated prism that coated with the two metal film of Ti and Au. As a heterodyne light is passed through the reflective elongated prim, it will induce the phase shift difference between the S- and P-polarization lights due to the attenuated total reflections (ATRs) effect. Substituting the phase shift difference into Fresnel’s equations, the related parameters of the tested medium can be calculated. The biosensor has some merits, such as, small volume, high resolution, high sensitivity, and stability, etc.

並列關鍵字

KOH ； Attenuated Total Reflection,ATR ； Heterodyne Interference,HI ； pH

參考文獻

[1]王信福,”D型光纖生化感測器”國立中央大學光電科學 研究所博士論文,(2005)

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