反射率调制型生物传感器是一种免标记的光学生物传感器,具有检测灵敏度高、结构简单、成本低的优势,并在高通量检测方面具有很大潜力。本文对反射率调制型生物传感器的关键技术展开研究,主要内容包括:1.本文采用SiO₂/Si结构的换能器,由于Si是吸收介质,首先推导了吸收介质中的折射定律和菲涅耳公式。在此基础上,根据换能器结构建立了吸收基底模型,对其反射率公式进行了推导。2.通过模拟仿真的方法,选取了反射率调制型生物传感器的工作点参数。首先根据换能器表面的反射率公式,分析了SiO₂膜层厚度、入射光波长、偏振态、入射角度等参数对换能器的反射率的影响,采用基于波长的反射率差分的方法在实验条件下对上述参数进行了优化,获取使换能器的反射率对SiO₂膜层厚度变化最为敏感的工作点参数。其次仿真分析了工作点参数的稳定性对反射率调制型生物传感器性能的影响,结果表明:工作点处入射波长附近的波长漂移和微小入射角度变化对灵敏度影响较小;换能器结构的设计加工可以满足实验需求。3.搭建了生物传感实验平台,首先对课题组之前设计的换能器结构以及具体应用中遇到的问题进行研究分析,在此基础上设计并制作了特定结构的换能器。其次对生物传感实验所用光源的功率稳定性、光源的光束均匀性进行了分析、测试和评估,结果表明:光源功率波动范围小于0.6%,光束均匀性波动约为1%,基本能满足实验要求。最后开展了生物传感实验研究,主要包括系统标定实验、传感单元的自组装膜修饰与蛋白质固定实验以及兔抗人免疫球蛋白G（简称兔抗人IgG）浓度梯度实验。实验中用CCD相机分别采集633nm红光和524nm绿光入射时换能器表面的图像,通过数据处理获取传感单元反射率变化量。实验结果表明:采用红光和绿光入射时,膜层厚度的增加引起的反射率变化与理论分析相符;本文设计的换能器在生物传感实验活化处理后背景噪声得到了抑制,达到了预期效果;兔抗人IgG浓度梯度实验中,633nm红光、524nm绿光和两波长反射率差分测试的检测信号强度随溶液浓度的变化曲线与理论曲线趋势一致,其中基于波长的反射率差分方法获得的灵敏度较分别采用红光和绿光入射时获得的灵敏度提高1.1倍和0.8倍。