臺灣博碩士論文加值系統

本論文是根據光受挫式內部全反射方法及利用稜鏡耦合Otto組態與Kretschmann組態來激發表面電漿波。由於各種有毒氣體(如:一氧化碳、二氧化硫、氨氣、硫化氫、氰化氫、氟化氫)之介電常數皆不相同，可在激發表面電漿波時，靈敏地辨別不同有毒氣體之共振角度與吸收的深度。在研究中首先利用表面電漿波理論推導出本研究之三層反射率公式，再進行電腦模擬。電腦模擬先針對各種不同有毒氣體做分析與比較，並且分析各種有毒氣體在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，利用旋轉平台旋轉改變入射光射入稜鏡的角度，其會影響測量出來的反射光強度大小，利用電腦儲存反射光強度的變化數據進行分析研究。本研究應用在於工業安全與居家安全上對人體遭成有害的有毒氣體檢測，經由此監測系統有效的防範，以避免意外災害的發生。

This thesis is based on frustrated total internal reflection and the use of prism-coupled Kretschmann configuration with the Otto configuration to the surface plasma wave excitation. Because of a variety of toxic gases (example: carbon monoxide, sulfur dioxide, ammonia, hydrogen sulphide, hydrogen cyanide, hydrogen fluoride) neither of the same dielectric constants, can be excited surface plasma waves, the sensitivity to identify the different toxic gases and the absorption of the resonance angle depth. First of all, in the study of the use of surface plasma waves of this study was derived from three-layer formula, further computer simulation. For computer simulation of the first to do a variety of toxic gas analysis and comparison, and analysis of toxic gases in the Otto configuration in the Kretschmann configuration and excitation characteristics of the surface plasma wave differences; and in the design of the experimental use of the parallel light beam when the road as the excitation of surface plasma waves incident light source, the use of spin rotation stage to change the angle of incident light into the prism, which will affect the measured size of the reflected light intensity, the use of computer storage of the reflected light intensity changes in the data analysis. Application of this study lies in industrial safety and home safety to human being into harmful toxic gas detection, as a result of effective monitoring systems to prevent, so as to avoid the occurrence of accidents disasters.

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 …………………………………………………………………x
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 表面電漿波基本理論簡介………………………………………4
2.1 表面電漿波之簡介………………………………………………4
2.2 光學性質…………………………………………………………5
2.2.1 反射定律……………………………………………………5
2.2.2 折射定律(斯涅爾定律)……………………………………6
2.2.3 全反射………………………………………………………8
2.2.4 受挫內部全反射 …………………………………………10
2.3 三層系統之反射率 ……………………………………………11
2.4 利用稜鏡激發表面電漿波之Otto組態與KR組態 ……………12
2.5 表面電漿波之色散關係 ………………………………………16
2.6 有毒氣體簡述 …………………………………………………20
第三章 實驗系統架構 …………………………………………………22
3.1 實驗量測方法 ………………………………………………22
3.1.1 Otto組態的實驗架構 ……………………………………22
3.1.2 KR組態的實驗架構 ………………………………………23
3.2 實驗光路設計 …………………………………………………24
3.3 有毒氣體量測技術 ……………………………………………26
第四章 實驗模擬分析 …………………………………………………27
4.1 利用Otto組態方式 ……………………………………………28
4.1.1 Otto組態之一氧化碳量測 ………………………………28
4.1.2 Otto組態之二氧化硫量測 ………………………………31
4.1.3 Otto組態之氨氣量測 ……………………………………34
4.1.4 Otto組態之硫化氫量測 …………………………………37
4.1.5 Otto組態之氰化氫量測 …………………………………40
4.1.6 Otto組態之氟化氫量測 …………………………………43
4.2 利用KR組態方式 ………………………………………………47
4.2.1 KR組態之一氧化碳量測 …………………………………47
4.2.2 KR組態之二氧化硫量測 …………………………………50
4.2.3 KR組態之氨氣量測 ………………………………………53
4.2.4 KR組態之硫化氫量測 ……………………………………56
4.2.5 KR組態之氰化氫量測 ……………………………………59
4.2.6 KR組態之氟化氫量測 ……………………………………62
4.3模擬結論…………………………………………………………66
4.3.1 Otto組態之金屬薄膜材質對有毒氣體之分析比較 ……66
4.3.2 KR組態之金屬薄膜材質對有毒氣體之分析比較 ………67
4.3.3 使用Otto組態與KR組態結構對有毒氣體之分析比較 …70
第五章 結論 ……………………………………………………………72
參考文獻…………………………………………………………………74
簡歷………………………………………………………………………77

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