多通道表面電漿共振矽波導感測晶片系統| NTU Scholars

在近年來、許多生物與化學感測器的研究上使用了表面電漿子的概念。

其原因於這種感測器有高的靈敏度、無須螢光標。

表面電漿共振感測器( Surface Plasmon Resonance Sensor) ... Skipnavigation NTUScholars 電機資訊學院 電機工程學系 請用此HandleURI來引用此文件： https://scholars.lib.ntu.edu.tw/handle/123456789/147102 標題: 多通道表面電漿共振矽波導感測晶片系統Multi-channelSurfacePlasmonResonanceSiliconWaveguideSensorSystem 作者: 林學敏Lin,Hsueh-min 關鍵字: 表面電漿共振;光波導;生物晶片;Surfaceplasmonresonance;Opticalwaveguide;Biochip 公開日期: 2006 摘要: 在近年來、許多生物與化學感測器的研究上使用了表面電漿子的概念。

其原因於這種感測器有高的靈敏度、無須螢光標。

表面電漿共振感測器(SurfacePlasmonResonanceSensor)是一種光學式的生物/化學感測器。

光波導元件讓此表面電將共振感測器微小化、不再侷限在實驗室。

在本論文研究中,我們架設了一套表面電漿共振矩形光波導式的生物感測系統。

多通道的設計與特殊的光學平台讓感測器可以在一次取多種感測樣本。

光波導感測器採用微機電製程、主要結構為利用半導體製程中的電漿輔助氣相沈積法(PECVD)製造摻鍺二氧化矽材料，做為光波導材料，研製SPR生物感測晶片。

我們取先前的研究所得到的最佳摻雜濃度與金模尺寸來製造晶片。

在表面電漿共振感測器，我們採用厚度為五十奈米長度為兩百微米的金膜用電子束鍍膜在矩形的光波道上。

感測晶片的大小為一公分乘一公分。

波導導光處需要表面需要拋光才能達到均勻的光場強度。

一個晶片上有多個金膜可以同時間做多種不同感測。

此研究中我們為量測波導式的表面電漿共振感測器建立了精密的六軸光學量測平台系統。

此平台系統有多種的功能。

Singledetection波導的感測使用物鏡直接打光進入波導然後用另一個物鏡放大輸出的光線。

此方法使用了全波段的白光與光譜儀感測表面電漿之共振頻率的偏移。

多通道的光波導量測採用了兩種方法。

一種方法是採用圓柱透鏡把雷射的光聚焦在光波導裡。

另一種是用光纖把全波段的白光(鎢絲燈或是微小化的發光二極體)導到波導裡。

收光的部分採用光纖偶合到光譜儀或是電荷耦合元件。

收光前需要有偏極片濾掉TE成分的光線。

Biosensorsusingguidedwavehavebeenverypopularinthepastfewyearsduetoitshighsensitivityandpossiblecommercialopportunity.Surfaceplasmonresonance(SPR)asbasictransductionmethodforchemicalsensingisquitewell-known.SPRsensorshavetheadvantagesoflabel-freeandreal-timedetection.ThewaveguideconfigurationallowedSPRdetectionminiaturized,unliketraditionalangle-modulatedSPRdetectionwhichislimitedinastandardlab-sizeroom.Thewaveguidewasmanufacturedbysemiconductortechniquewhichcanbeusedformassproduction.AnSPRopticalsensorsystembasedonridged-waveguidesonapreciseopticalbenchwasdesignedandbuiltinthisthesis.Multi-channeldesignandspecializedopticalbenchallowedthesensortoperformmultiplesensing.ThewaveguidesensorsfabricatedbyMEMStechnologyconsistedofa10μmSiO2substratelayer(n=1.469),10μmGedopedSiO2channelguide(n=1.492),bothareproducedbyplasmonenhancedchemicalvapordeposition(PECVD)andwetetchingstandardsemiconductormanufacturingprocedure.Optimalprocessparametershadbeenacquiredduringpreviousstudiestounderstandtheresultantrefractiveindexanddopingconcentrationanddimensionalspecifications.A50nmgoldthinfilm,500μminlengthwasplacedontopofridgewaveguideandSPRsignaldetectionsusingE-beamlithographyprocess.Thewaveguidechipwas1cmx1cmindimension.Asurfacepolishingwasneededforanevendistributionoflightfocusingintothewaveguide.ObtainingdatafromSPRwaveguidesensorrequiredaprecisemeasuringplatformwithvariousdegreesoffreedom.Inthisthesis,differentplatformswerebuiltfordifferentapplications.End-firingmethodwasbuiltwithtwoVobjectivelensesonprecisesix-degreemovingstagetoobtainsinglechanneldetection.Broadbandlightandspectrometerwereusedinthiskindofdetectionforobservingthechangeofsurfaceplasmonwavelengthpeak.Formultipledetection,twomethodswerebeenused.Forfocusinglightsource(633nmlaser)intothewaveguide,inthismethod,acylindricallensforfocusing.Broadbandlightsource(TungstenlightorminiaturizedLED),aparallelbundleoffiberwereused,againthosefiberbundlesweremountedontoprecisesix-degreemovingstage.ThelightfromSPRwaveguidewascollectedbyspectrometer.ApolarizerwasputinbetweenthewaveguideandlightdetectortoensuretheTMpolarizeddirection.Variousconcentrationsofglycerolandglucoseweretestedontwodifferentconfigurations:singlechannelconfigurationandmulti-channelconfiguration.TransmissionlossduetoSPRspectrumincomparisontotheaeroenvironmentiscalculatedfromtransmissionspectrumobtainedfromspectrometer.Atransmissionlossspectrumofnanoparticlesdepositedongoldsensinglayerwasdemonstratedusingthemulti-channelconfiguration. URI: http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/52950 其他識別: en-US 顯示於：電機工程學系 文件中的檔案： 檔案 描述 大小格式 ntu-95-R93921127-1.pdf23.31kBAdobePDF檢視/開啟 顯示文件完整紀錄 Pageview(s) 5 39 checkedon2020/11/25 下載 5 14 checkedon2020/11/25 GoogleScholarTM 檢查 TAIR相關文章 在IR系統中的文件，除了特別指名其著作權條款之外，均受到著作權保護，並且保留所有的權利。