臺灣博碩士論文加值系統

本論文是根據受挫式內部全反射法及Otto組態與Kretschmann組態來激發表面電漿波。由於各種氣體之介電常數皆不相同，可在激發表面電漿波時，靈敏地辨別不同之待測氣體。
在研究中首先利用表面電漿波理論推導出本研究之數學公式，再進行電腦模擬。電腦模擬先針對各種氣體做分析與比較，並且分析各種氣體在Otto組態與Kretschmann組態中激發表面電漿波的特性差異處；在設計實驗光路時運用平行光束做為激發表面電漿波的入射光源，使用電動旋轉平台對Otto及Krestchmann組態作不同的角度的旋轉、再利用光功率計偵測在不同入射光角度下之表面電漿波的強度；將所偵測到之參考光信號及實驗光信號送入電腦，進行分析研究。本研究計畫可將光電技術應用於環境工程之研究。藉由利用此一氣體感測器進行工業生產環境以及公共場所之空氣品質監測，期盼可更進一步應用至工業生產環境與公共場所之氣體災難防治。

The concept of this study is excitation surface plasma waves by the method of frustrated total internal reflection. Since the dielectric constants of all kinds of gases are not the same, we can discriminate from the gases which have different dielectric constants when exciting surface plasma waves.
These simulations use a formula from the theories of surface plasma waves. We compared these gases in Otto configuration with Kretschmann configuration ones. And we’ll design and fabrication the experiment setup. We use a parallel light to be the light source, a rotation stage rotate systems which are Otto configuration and Kretschmann configuration, then detecting the intensity of surface plasma waves at different incident angles. We’ll also design the setups to apply in industry and public place.
This study is an application of environment engineering based on electro-optical system. We hope this gas sensor can prevent accidents from toxic gases in industry in the future, and protect human’s life at home and public place.

中文摘要………………………………………………………………………………… i
英文摘要………………………………………………………………………………… ii
誌謝……………………………………………………………………………………… iii
目錄……………………………………………………………………………………… iv
表目錄…………………………………………………………………………………… vi
圖目錄…………………………………………………………………………………… vii
符號說明………………………………………………………………………………… ix
第一章 緒論…………………………………………………………………………… 1
1.1 前言 ……………………………………………………………………… 1
1.2 研究動機與方法 ………………………………………………………… 2
1.3 章節概述…………………………………………………………………… 3
第二章 表面電漿波理論簡介………………………………………………………… 4
2.1 幾何光學…………………………………………………………………… 4
2.1.1 反射(reflection)……………………………………………………… 5
2.1.2 折射(refraction)與斯涅爾定律(Snell’s law)……………………… 5
2.1.3 內部全反射(Total Internal Reflection; TIR)……………………… 7
2.1.4 受挫式內部全反射(Frustrated Total Internal Reflection; FTIR)… 8
2.2 表面電漿波之簡介(Surface Plasma Waves; SPW)……………………… 9
2.2.1 表面電漿波之色散關係…………………………………………… 11
2.2.2 激發表面電漿波之耦合組態……………………………………… 13
2.3 稜鏡耦合法與三層反射率………………………………………………… 15
第三章 利用受挫內部全反射法激發表面電漿波製作氣體感測器之研究………… 18
3.1設計與分析………………………………………………………………… 18
3.1.1 設計以Otto組態激發表面電漿波之一氧化碳感測系統………… 18
3.1.2 設計以Krestchmann組態激發表面電漿波之一氧化碳感測系統… 24
3.1.3設計以磷化鎵稜鏡Krestchmann組態激發表面電漿波之一氧化碳感測系統…………………………………………………………… 27
第四章 實驗模擬與討論……………………………………………………………… 35
第五章 結論…………………………………………………………………………… 42
參考文獻………………………………………………………………………………… 44
簡歷……………………………………………………………………………………… 46

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