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研究生:黃昭準
研究生(外文):Chao-Chun Huang
論文名稱:比較全反射受挫法與反射式干涉光譜法在生物感測上之應用
論文名稱(外文):Comparison between ATR and RIFS in biosensing application
指導教授:李正中李正中引用關係
指導教授(外文):Cheng-Chung Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:光電科學研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:反射式干涉光譜表面電漿全反射受挫
外文關鍵詞:ATRInteferencesurface plasmonRIFS
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生物感測技術(biosensing technology)是泛指對生物樣本中的微量化學、生物分子濃度或分子間反應進行檢測分析。光學生物感測器因為具高敏感度、快速檢測的優點,近年來被積極採用於生物感測的研究中,而全反射受挫法(Attenuated Total Reflection, ATR)與反射式干涉光譜法(Reflectometry Interference Spectroscopy, RIFS)就是其中的兩種。
本論文是以全反射受挫與反射式干涉光譜法在實驗及理論上比較對streptavidin分子在polystyrene膜表面結合(adsorption) 之反應,作一個定性的分析,並比較其優缺點。


Optical biosensing has the advantages of high sensitivity, convenience, sensing real-time and fast detection. Attenuated Total Reflection (ATR) and Reflectometry Interference Spectroscopy (RIFS) are both optical sensors and were applied well in biosensing technology.
In this paper, we compare ATR with RIFS by sensing the adsorption of streptavidin on the polystyrene film surface. The advantages and disadvantages of ATR and RIFS were also discussed.


目錄
摘要 I
英文摘要II
致謝III
目錄 IV
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
1.1 表面電漿簡介1
1.2 干涉光譜簡介8
第二章 基本理論9
2.1 表面電漿的色散曲線及反射係數9
2.1.1 兩無窮大平面系統9
2.1.2 單層膜系統12
2.1.3 兩層膜以上之系統 15
2.1.4 光學導納解釋全反射受挫 17
2.1.5 由膜矩陣得到ATR曲線 22
2.2 干涉光譜的基本原理24
2.2.1 雙束光干涉24
2.2.2 在薄膜中的干涉行為25
第三章 實驗儀器與架構29
3.1 蒸鍍系統29
3.2 量測系統31
3.2.1 全反射受挫量測系統31
3.2.2 反射式干涉光譜量測系統32
第四章 實驗結果與分析34
4.1 全反射受挫實驗34
4.1.1 單層膜系統34
4.1.2 多層膜系統36
4.2 反射式干涉光譜實驗39
4.3 ATR與RIFS的比較41
第五章 結論 44
參考資料 46

圖目錄
圖1-1 平面偏極光入射至金屬表面示意圖2
圖1-2 表面電漿在金屬表面集體振盪示意圖3
圖1-3 表面電漿與在空氣中之電磁波之色散曲線圖4
圖1-4 Otto組態示意圖5
圖1-5 Kretschmann組態示意圖6
圖1-6 改良之Kretschmann組態示意圖6
圖1-7 銀、金、鋁、銅之理論ATR曲線7
圖1-8 反射干涉光譜示意圖8
圖2-1 入射光在兩無窮界面上之透射與反射9
圖2-2 單層膜之反射與透射圖13
圖2-3 表面電漿色散曲線示意圖15
圖2-4 兩層膜系統的反射與透射16
圖2-5 理想金屬之導納軌跡圖21
圖2-6 實際良好金屬之軌跡圖21
圖2-7 p偏極光入射之導納軌跡圖23
圖2-8單層膜的雙束光干涉25
圖2-9無基板之單層膜反射率與膜厚之關係26
圖2-10 有基板之單層膜反射率與膜厚關係圖27
圖2-11膜厚250 nm之TiO2的反射率光譜27
圖3-1 電子槍蒸鍍示意圖30
圖3-2 熱阻舟蒸鍍示意圖31
圖3-3 全反射受挫(ATR)測量儀架構示意圖32
圖3-4 反射式干涉光譜測量系統示意圖33
圖4-1 銀與金之ATR曲線圖35
圖4-2 兩層膜( Ag / polystyrene )之ATR曲線圖36
圖4-3 銀膜在鍍上polystyrene前後之ATR曲線比較37
圖4-4 Ag膜50nm與Ag 50nm / polystyrene 380nm之ATR曲線模擬圖38
圖4-6模擬在/ TiO2 25nm / polystyrene / solution (n~1.33)的膜層結構中, 折射率n =1.47之膜增厚1、5及10nm(由左至右)之光譜偏移圖39
圖4-7模擬在glass/ TiO2 25nm / polystyrene / air的膜層結構中,折射率n =1.47之膜增厚1、5及10nm(由左至右)之光譜偏移圖40
圖4-8 干涉光譜變化圖41
圖4-9 ATR與RIFS之比較圖(薄膜折射率1.47;膜厚增量為1、5、10nm ;以solution為基板)42
圖4-10 ATR與RIFS之比較圖(薄膜折射率1.47;膜厚增量為1、5、10nm ;以空氣為基板)43
圖5-1 入射角度為50度之ATR曲線頻譜圖(膜層結構:glass/Ag 50nm / n=1.47;d =1、5、10nm/ air)43



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