表面等离子体共振(SurfacePlasmonResonance,SPR)传感器作为一种精密的光学传感装置,能够实现对分子间相互作用的实时,免标记和高灵敏度的监测。根据SPR传感器的工作原理,可以把SPR传感器分为强度型,角度型,波长型和相位型四种基本类型。在这四种类型的SPR传感器中,相位型SPR传感器的检测灵敏度最高,常常被用于生物小分子及超低浓度样品检测中。科学研究是永无止境的,人们始终追求更高的检测灵敏度和分辨率,因此,提高相位型SPR传感器的分辨率是一直以来的研究热点之一。本文基于相位型SPR传感器,从传感器结构和传感信号检测手段两方面出发,通过设计全新的传感器结构和引入全新的传感信号检测手段,进一步提高相位型SPR传感器的检测灵敏度。本文的主要内容包括:1.SPR传感器原理分析及研究历程回顾。在本文的第一章中,从SPR传感器的基本分类出发,分别介绍了四种类型传感器的原理、特点及发展历程。接下来的第二章中,理论上论证了表面等离子体波(SurfacePlasmonWave,SPW)的存在及其相关参数,进而得到了 SPR条件及其激发方式等。2.新型高灵敏度相位型SPR传感器设计。提出了一种新型的相位型SPR传感器设计方案,是基于石墨烯及双金属层的传感结构。在第三章中,我们构建了恰当的理论模型来模拟新型的传感结构,以传感器的灵敏度为依据,优化了各部分结构参数,并获得了 1.71 × 106 deg/RIU的超高灵敏度。3.SPR微流芯片制备及石墨烯转移技术。微流芯片是SPR传感器中必不可少的一部分。在第四章中,我们系统的介绍了 SPR微流芯片各部分的制作工艺及参数,设计并制作了多种类型的SPR微流通道。不仅如此,还对铜基石墨烯转移技术进行了探索,为今后制备基于石墨烯的传感芯片做好准备。4.古斯汉森位移传感系统搭建。首先,通过理论分析,SPR效应能够大幅度放大古斯汉森位移。同时,古斯汉森位移和光的相位变化存在紧密联系。我们用古斯汉森位移取代了相位变化作为SPR传感器的传感信号,大大简化了光路系统组成,并在氯化钠溶液性能测试中实现了 8.02 × 10-7RIU的高检测分辨率。