表面プラズモン共鳴に基づく金属蒸着光ファイバーセンサー (特集 実用化・産業化を支える分析化学の新潮流 : 生命,環境及び物質科学の基礎・基盤)
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概要
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A sensor system based on surface plasmon resonance (SPR) in Au films with various thicknesses deposited all around the core of an optical fiber was constructed. The sensor properties of the Au-deposited optical fibers and the performance of the sensor system with a He-Ne laser to a refractivity range (1.33 – 1.54 refractive index unit) were investigated. The structure of the Au-deposited optical fiber was simplified by depositing a Au film on half of the core of the optical fiber. The simplified Au-deposited optical fiber sensor showed improvement of the performance. Metal-deposited optical fiber sensors with Ag, Cu, and Al were also prepared. The sensor properties were investigated based on the reflection properties of these metal films due to SPR, and with their surface characterization by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and atomic force microscopy (AFM). The response curves of the metal-deposited sensors with Au, Ag, and Al calculated from SPR theoretical equations agreed well with those obtained by the experiment. An oxide layer on the metal film was considered for the Al-deposited sensor. A simple sensor system with a light-emitting diode (LED) light source and a photodiode detector was also developed. The response curves and the properties of the Au-deposited sensor obtained using three LEDs (563, 660, and 940 nm) depend strongly on the wavelength of the incident light and the properties can be controlled by changing the LED emission wavelength. The simple sensor system represents a new SPR-based refractometer with performance almost equal to that of an Abbe refractometer. Ethanol concentrations in various spirits were measured by this simple sensor system and the results compared with those as labeled. An analysis of aniline using an acid-base reaction in a polymer film and a detection of albumin using an antigen-antibody reaction on the Au films of the sensors are reported.
- 公益社団法人 日本分析化学会の論文
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