臺灣博碩士論文加值系統

本論文研究主要是利用光受挫式內部全反射法及Kretschmann組態來激發表面電漿波。利用上述方法及組態尋找醇類溶液最佳的表面電漿波共振角。本論文研究也應用Fresnel Formula理論推導出三層反射率公式及利用MATLAB程式軟體模擬整個表面電漿波量測實驗光路架構。甲醇、乙醇液體做為本論文研究的待測物。表面電漿波量測實驗系統在激發表面電漿波時，能靈敏地辨別不同醇類之表面電漿波共振角度與吸收深度。

This study optical frustrated total internal reflection method and Kretschmann configuration are used to excite surface plasma waves in this study. We find the best configuration surface plasma resonance angle of the alcohol solution. This thesis also applied Fresnel formula to derive the three layers reflectance formula. MATLAB software was used to simulate the whole studies. Methanol and ethanol as the analytes of this thesis.Surface plasma wave is measured by the surface plasma wave measurement system. The system can sensitively measure the different types of alcohols absorption depth and the resonance angle of surface plasma wave.

目錄
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…………………………………………………………… 3
1.3 章節概述…………………………………………………………………… 3
第二章 表面電漿波理論簡介………………………………………………………… 4
2.1 光學性質…………………………………………………………………… 5
2.1.1 反射定律……………………………………………………………… 5
2.1.2 折射定律與斯涅爾定律……………………………………………… 6
2.2 表面電漿波理論…………………………………………………………… 9
2.2.1受挫式內部全反射…………………………………………………… 9
2.2.2表面電漿波之色散關係……………………………………………… 11
2.2.3三層反射率公式……………………………………………………… 13
2.3 使用稜鏡耦合法激發表面電漿波Otto組態與Kretschmanny組態………15
第三章 實驗系統架構………………………………………………………………… 18
3.1實驗量測方式……………………………………………………………… 18
3.2設計以KR組態激發表面電漿波裝置…………………………………… 18
第四章 實驗模擬與分析……………………………………………………………… 21
4.1 水的模擬量測……………………………………………………………… 22
4.2 甲醇的模擬量測…………………………………………………………… 32
4.3 乙醇的模擬量測…………………………………………………………… 42
4.4 模擬結果與比較…………………………………………………………… 52
第五章 結論………………………………………………………………．…………… 57
參考文獻………………………………………………………………………………… 58
簡歷……………………………………………………………………………………… 61
表目錄
表1.1 實驗模擬相關之介電常數…………………………………………………… 21
圖目錄
圖1.1 為呼氣中酒精濃度的檢測方法……………………………………………… 2
圖2.1 電漿波分類圖………………………………………………………………… 4
圖2.2 反射示意圖…………………………………………………………………… 5
圖2.3 斯涅爾定律示意圖(光由光疏介質至光密介質)…………………………… 6
圖2.4 斯涅爾定律示意圖(光由光密介質至光疏介質)…………………………… 7
圖2.5 光由光密介質至光疏介質(入射角等於臨界角)…………………………… 8
圖2.6 光由光密介質至光疏介質(入射角大於臨界角)…………………………… 8
圖2.7 穿隧效應示意圖……………………………………………………………… 9
圖2.8 受挫全反射…………………………………………………………………… 10
圖2.9 受挫內部全反射(衰減波)示意圖…………………………………………… 11
圖2.10 TM-wave入射至介面示意圖……………………………………………… 11
圖2.11 非輻射表面電漿波色散關係圖…………………………………………… 13
圖2.12 三層反射系統示意圖……………………………………………………… 14
圖2.13 Otto組態示意圖……………………………………………………………… 15
圖2.14 Kretschmann組態示意圖…………………………………………………… 16
圖2.15 Otto組態激發表面電漿波示意圖………………………………………… 17
圖2.16 Kretschmann 組態激發表面電漿波示意圖……………………………… 17
圖3.1 以KR組態激發表面電漿波之感測器系統設計圖………………………… 18
圖3.2 Kretschmann 組態器示意圖………………………………………………… 20
圖4.1 水於金膜厚度0nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 22
圖4.2 水於金膜厚度10nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 23
圖4.3 水於金膜厚度20nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 23
圖4.4 水於金膜厚度30nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 24
圖4.5 水於金膜厚度40nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 24
圖4.6 水於金膜厚度41nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 25
圖4.7 水於金膜厚度42nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 25
圖4.8 水於金膜厚度43nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 26
圖4.9 水於金膜厚度44nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 26
圖4.10 水於金膜厚度45nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 27
圖4.11 水於金膜厚度46nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 27
圖4.12 水於金膜厚度47nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 28
圖4.13 水於金膜厚度48nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 28
圖4.14 水於金膜厚度49nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 29
圖4.15 水於金膜厚度50nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 29
圖4.16 水於金膜厚度60nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 30
圖4.17 水於金膜厚度70nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 30
圖4.18 水於金膜厚度80nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 31
圖4.19 水於金膜厚度90nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………………… 31
圖4.20 甲醇溶液於金膜厚度0nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 32
圖4.21 甲醇溶液於金膜厚度10nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 33
圖4.22 甲醇溶液於金膜厚度20nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 33
圖4.23 甲醇溶液於金膜厚度30nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 34
圖4.24 甲醇溶液於金膜厚度40nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 34
圖4.25 甲醇溶液於金膜厚度41nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 35
圖4.26 甲醇溶液於金膜厚度42nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 35
圖4.27 甲醇溶液於金膜厚度43nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 36
圖4.28 甲醇溶液於金膜厚度44nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 36
圖4.29 甲醇溶液於金膜厚度45nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 37
圖4.30 甲醇溶液於金膜厚度46nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 37
圖4.31 甲醇溶液於金膜厚度47nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 38
圖4.32 甲醇溶液於金膜厚度48nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 38
圖4.33 甲醇溶液於金膜厚度49nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 39
圖4.34 甲醇溶液於金膜厚度50nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 39
圖4.35 甲醇溶液於金膜厚度60nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 40
圖4.36 甲醇溶液於金膜厚度70nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 40
圖4.37 甲醇溶液於金膜厚度80nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 41
圖4.38 甲醇溶液於金膜厚度90nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 41
圖4.39 乙醇溶液於金膜厚度0nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 42
圖4.40 乙醇溶液於金膜厚度10nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 43
圖4.41 乙醇溶液於金膜厚度20nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 43
圖4.42 乙醇溶液於金膜厚度30nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 44
圖4.43 乙醇溶液於金膜厚度40nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 44
圖4.44 乙醇溶液於金膜厚度41nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 45
圖4.45 乙醇溶液於金膜厚度42nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 45
圖4.46 乙醇溶液於金膜厚度43nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 46
圖4.47 乙醇溶液於金膜厚度44nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 46
圖4.48 乙醇溶液於金膜厚度45nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 47
圖4.49 乙醇溶液於金膜厚度46nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 47
圖4.50 乙醇溶液於金膜厚度47nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 48
圖4.51 乙醇溶液於金膜厚度48nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 48
圖4.52 乙醇溶液於金膜厚度49nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 49
圖4.53 乙醇溶液於金膜厚度50nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 49
圖4.54 乙醇溶液於金膜厚度60nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 50
圖4.55 乙醇溶液於金膜厚度70nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 50
圖4.56 乙醇溶液於金膜厚度80nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 51
圖4.57 乙醇溶液於金膜厚度90nm時的表面電漿波共振吸收光譜圖…………… 51
圖4.58 三種待測物在金膜厚度46nm的表面電漿波共振深度比較圖…………… 52
圖4.59 三種待測物的表面電漿波共振深度比較圖………………………………… 53
圖4.60 三種待測物在金膜厚度47nm的表面電漿波共振深度比較圖…………… 53
圖4.61 三種待測物的表面電漿波共振深度比較圖………………………………… 54
圖4.62 三種待測物的表面電漿波共振角以及反射率強度………………………… 55

參考文獻
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