高分子传感材料-第一章课件

高分子传感材料高分子传感材料1传感器定义传感器(Sensor)的定义是：传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换器组成。敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分，而转换器可将敏感元件输出的信号转换为适合于传输和测量的信号。传感器定义传感器(Sensor)的定义是：传感器是能感受规定高分子传感材料--第一章课件FoodIndustryMedicalDiagnosticsMining,IndustrialProcessMilitaryEnvironmentalMonitoringSpaceHabitatAirQuality传感器的应用领域广泛FoodIndustryMedicalDiagnosti敏感材料敏感材料敏感材料是指对待测物（分子、电、光、声、力、热、磁等)的微小变化而表现出性能明显改变的功能材料。

敏感材料敏感材料敏感材料是指对待测物（分子、电、光、声、力、敏感材料分类金属陶瓷有机复合本课程主要针对有机以及复合材料开展敏感材料分类金属陶瓷有机复合本课程主要针对有机以及复参考资料参考资料参考资料参考资料参考内容参考内容参考资料参考资料参考资料TopJ.TopJ.参考资料TopJ.TopJ.第一章化学传感器的基本概念第一章12

第一节化学传感器的基本工作原理第一节13传感器的基本工作原理电化学传感器场效应晶体管传感器电导型传感器表面声波型传感器质量敏感型传感器光学传感器电容传感器热电传感器热电导传感器磁感应传感器…传感器的基本工作原理电化学传感器1.电化学传感器1.电化学传感器

工作电极（阳极）

对电极（阴极）工作电极（阳极）对电极（阴极）高分子传感材料--第一章课件2.场效应晶体管传感器2.场效应晶体管传感器主要测量信号VGSiD主要测量信号例：FET氢气传感器例：FET氢气传感器3.电导型传感器D.CSiO2/SisubstrateHeating传感材料电极3.电导型传感器D.CSiO2/Sisubstrate4.表面波声型(SAW)传感器表面声波的传播速度和衰减与传播的环境和介质的参量有紧密的联系。由于表面吸附物质引起负载质量变化,使表面声波的速度和频率发生变化。4.表面波声型(SAW)传感器表面声波的传播速度和衰减与传SAWSENSORSAWSENSOR石英晶体微天平QCM石英晶体微天平QCM5.质量敏感型传感器微悬臂梁化学传感器5.质量敏感型传感器微悬臂梁化学传感器6.光学传感器表面等离子体共振（SPR)技术6.光学传感器表面等离子体共振（SPR)技术棱镜是SPR研究中应用最为广泛的光学耦合器件。棱镜由高折射率的非吸收性的光学材料构成，其底部镀有厚度为50nm左右的高反射率的金属薄膜（一般为金或银），膜下面是电介质。在SPR传感器中，该电介质即为待测样品。由光源发出的p-偏振光以一定的角度θ0入射到棱镜中，在棱镜与金属的界面处将发生反射和折射。当θ0大于临界角θc时，光线将发生全内反射，即全部返回到棱镜中，然后，从棱镜的另一个侧面折射出去。棱镜是SPR研究中应用最为广泛的光学耦合器件。棱镜由高折射率在全内反射的情况下，电场在金属与棱镜的界面处并不立即消失，而是向金属介质中传输振幅呈指数衰减的消失波。该消失波沿X轴方向传播的与表面平行的波矢分量kev为：通过调节θ0

或ωa，可使kev=kspw，消失波与表面等离子体波共振，即表面等离子体子共振，有：由上式可见，若入射光的波长一定，即ωa一定时，ns改变，则必须改变θ0以满足共振条件；若θ0一定时，ns改变，则必须改变ωa以满足共振条件，这可通过改变入射光的波长λ来实现。此时θ0和λ分别称为共振角和共振波长。在全内反射的情况下，电场在金属与棱镜的界面处并不立即消失，而表面等离子体子共振的产生与入射光的角度θ、波长

、金属薄膜的介电常数

s及电介质的折射率ns有关，对于同一种金属薄膜，如果固定θ，则

与ns有关；固定

，则θ与ns有关。如果将电介质换成待测样品，测出共振时的θ或

，就可以得到样品的介电常数

s或折射率ns；如果样品的化学或生物性质发生变化，引起ns的改变，则θ或

也会发生变化，这样，检测这一变化就可获得样品性质的变化。固定入射光的波长，改变入射角，可得到角度随反射率变化的SPR光谱；同样地，固定入射光的角度，改变波长，可得到波长随反射率变化的SPR光谱。SPR光谱的改变反映了体系性质的变化。表面等离子体子共振的产生与入射光的角度θ、波长、金属薄膜的高分子传感材料--第一章课件

第二节化学传感器的基本特性第二节31“4S”原则SensitivitySelectivitySpeedStability“4S”原则Sensitivity1.灵敏度(Sensitivity)传感器在稳态信号作用下输出量变化对输入量变化的比值。1.灵敏度(Sensitivity)2.选择性（Selectivity）传感器从多种物质中分辨出待测目标