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

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黃昭準(Chao-Chun Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

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
(Comparison between ATR and RIFS in biosensing application)

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摘要(中)

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。

摘要(英)

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.

關鍵字(中)

★ 反射式干涉光譜
★ 表面電漿
★ 全反射受挫

關鍵字(英)

★ ATR
★ Inteference
★ surface plasmon
★ RIFS

論文目次

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

參考文獻

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指導教授

李正中(Cheng-Chung Lee)

審核日期

2003-7-9

推文