近赤外MEMS SPRセンサ

近红外MEMS SPR传感器

基本信息

批准号：
18310090
负责人：
松本潔
金额：
$ 10.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18310090/
关键词：
SPR 近赤外光 MEMS 表面ナノ構造

项目摘要

平成18年度は、シリコンを材料としたMEMS構造と近赤外光を用いたSPRセンサの基本特性評価、SPR角検出方法の検討を行なった。■シリコン構造と近赤外光を用いたSPRの基本特性評価a)可視光とBK7プリズム、b)近赤外光とBK7プリズム、C)近赤外光とシリコンプリズム、の3つの組み合わせでのSPR曲線を数値計算によって求めた。可視光の波長は630nm、近赤外光は1550nmとした。分解能を評価するための指標として、水を試料としたときのSPRディップの半値幅wを,水とエタノールのSPR角の差で割った値を用いた。その結果、a)では1.60であった値が、b)、c)ではそれぞれ0.072、0.083となり、近赤外光を用いることで高分解能のSPRセンサが実現できることが確認できた。さらに実際にBK7プリズムとシリコンプリズムを用い、水とエタノールを試料として近赤外SPR計測を行った。試料の誘電率変化によって理論通りにSPR角が変化することを確認した。■角度スキャン機構部および検出方式の検討入射角走査方法として、ローレンツ力で駆動するフラップを検討した。さらにフラップと小型シリコンプリズムセンサを一体化した小型SPRセンサを実現した。また表面ナノ構造によって励起される1次SPR角がナノ構造のピッチによって制御可能であることを見出し、センサとしての利用方法を提案した。実際にシリコンプリズムSPRセンサの厚さ280μmの金膜表面に、厚さ100nm、ピッチ430nmのグレーティング構造を形成することで、1次SPRを利用したSPRセンサを実現した。

2006年度，我们对采用硅MEMS结构和近红外光的SPR传感器的基本特性进行了评估，并对SPR角度检测方法进行了研究。 ■使用硅结构和近红外光的SPR基本特性评估三种组合的评估：a)可见光和BK7棱镜，b)近红外光和BK7棱镜，C)近红外光和硅棱镜 SPR曲线为通过数值计算确定。可见光的波长为630nm，近红外光的波长为1550nm。作为评价分辨率的指标，我们使用以水为样品时SPR倾角的半宽w除以水和乙醇之间的SPR角之差。结果，a)中的1.60的值分别变为b)和c)中的0.072和0.083，证实可以通过使用近红外光来实现高分辨率SPR传感器。此外，我们实际上使用BK7棱镜和硅棱镜以水和乙醇为样品进行了近红外SPR测量。根据理论，已证实SPR角随着样品介电常数的变化而变化。 ■角度扫描机构和检测方法的研究我们研究了洛伦兹力驱动的襟翼作为入射角度扫描方法。此外，我们还实现了一种集成了襟翼和小型硅棱镜传感器的紧凑型SPR传感器。我们还发现表面纳米结构激发的初级SPR角可以通过纳米结构的节距控制，并提出了一种将其用作传感器的方法。事实上，通过在硅棱镜SPR传感器的280μm厚的金膜表面上形成厚度为100nm、节距为430nm的光栅结构，实现了使用初级SPR的SPR传感器。