组成图示
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传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
未指定具体生物分子，检测对象为水溶液中的折射率分析物（aqueous analyte，RI 1.33–1.36）；样品基质：水/水溶液（aqueous environment, water）
检测原理
该传感器基于表面等离子共振（SPR）无标记检测。宽带TM偏振光在二氧化硅平面波导中传播，到达金或银金属膜与介质界面时激发表面等离子体波，透射光谱出现共振谷。当分析物被通道A/B的功能化层或生物受体捕获后，界面附近折射率改变，导致共振波长λres移动；通道A采用Au，通道B采用Ag并加聚合物覆盖层，使两通道共振峰分离，从而同时检测不同分析物。自参考模式下，通道B作为参考，通道A与B的共振波长差λsep随分析物折射率变化，而温度等共同漂移对两通道影响相同，因此λsep更稳定。文中未采用酶催化或核酸放大策略。
检测灵敏度
灵敏度: 1500 nm/RIU
效应效果
该文为理论仿真，未报告实验RSD、回收率或实际样品验证。仿真表明，当通道A折射率为1.34、通道B为1.33时，Au/Ag双通道结构在覆盖层折射率1.39–1.43、厚度50 nm条件下可呈现两个可区分共振谷；覆盖层厚度50–70 nm时通道B共振波长从570 nm移至590 nm，但区分能力下降。连接段LS最大可接受长度约12 mm。自参考模式利用λsep抵消温度等共同漂移，作者认为其性能与DBR波导和双LED SPR传感器相当，适合水环境中多分析物检测与抗干扰检测。
传感器的构成
- 基底/换能器：平面波导（planar waveguide），芯层为二氧化硅（SiO2），包层折射率1.444，用于单模传输光信号
- 通道A SPR金属层：金（Au）薄膜，厚度50 nm，激发表面等离子体并响应分析物折射率
- 通道B SPR金属层：银（Ag）薄膜，厚度50 nm，提供不同共振波长以增强通道区分
- 保护/调谐覆盖层：聚合物覆盖层（polymer overlayer），厚度50 nm，折射率1.40或1.41，保护银并调节通道B共振
- 识别/功能化层：通道A/B功能化材料（functionalizing material）或生物受体（bio receptors），用于捕获目标分析物或响应非特异效应
- 信号读出：宽带TM偏振光输入与透射光谱检测（spectral interrogation），通过共振波长移动或双峰分离获得信号
中文摘要
本文提出一种适用于水环境的平面波导双通道表面等离子共振（SPR）生物传感器，并通过本征模求解器结合完美匹配层（PML）进行理论仿真。器件由输入/输出波导段、中间连接段和两个活性区域组成，通道A采用金（Au）膜，通道B采用银（Ag）膜并覆盖保护/调谐层。作者证明该结构可通过选择材料与结构参数配置为多分析物检测模式或自参考模式：多分析物模式下，两个通道分别捕获不同分析物，透射光谱出现两个可区分的共振谷；自参考模式下，参考通道用于抵消温度、噪声和非特异吸附等共同漂移，利用两通道共振波长差进行读出。研究还分析了覆盖层折射率与厚度对通道区分能力的影响，并给出参数容差范围。
英文摘要
A theoretical study on a dual channel planar waveguide surface plasmon biosensor is presented in this paper. The proposed device consists of a planar waveguide with two active regions. It has been demonstrated that the proposed waveguide sensor can be configured to operate in either multi analyte or self referencing mode. The channel discriminative property of the device is investigated using an eigenmode solver with perfectly matched layers (PML).