【摘 要】
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表面增强拉曼散射（SERS）具有高灵敏度、高特异性、无损检测等优点,已广泛应用于环境监测、食品安全、药物分析等领域。但现有的应用受限于实验室拉曼检测装置的巨大体积,不能在现场检测中发挥作用。集成式传感设备具有携带方便、操作简单等特点,在日益增长的现场检测需求下体现了其重要的研发价值。本文研究开发了一种基于SERS的气体传感装置,使用激光二极管作为光源、CCD作为信号采集器,具有体积小、便于携带、操
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表面增强拉曼散射（SERS）具有高灵敏度、高特异性、无损检测等优点,已广泛应用于环境监测、食品安全、药物分析等领域。但现有的应用受限于实验室拉曼检测装置的巨大体积,不能在现场检测中发挥作用。集成式传感设备具有携带方便、操作简单等特点,在日益增长的现场检测需求下体现了其重要的研发价值。本文研究开发了一种基于SERS的气体传感装置,使用激光二极管作为光源、CCD作为信号采集器,具有体积小、便于携带、操作简单的优势。论文的主要工作如下:一、根据光谱仪的一般光学设计及拉曼光谱仪的特点完成了检测装置的光路搭建;采用STM32F103CBT6作为主控芯片,提供控制系统各个模块的驱动信号;设计了系统电源方案,完成整个系统的供电功能;实现了气体传感设备中光源驱动电路及信号采集电路设计;设计了整个气体传感器设备的外观封装,采用3D打印技术打印出三维封装组件并完成系统组装。二、基于C语言及μVersion集成开发环境开发设计了气体传感设备的下位机控制软件;采用JAVA语言及IDEA集成开发环境开发了上位机软件。通过上位机及下位机软件实现了对气体传感器硬件系统的控制。测试结果表明,所开发软件基本满足气体传感设备的需求。三、基于种子生长法和离子交联法,制备了包覆海藻酸盐/Ti3C2Tx MXene（氮化钛二维层状材料）水凝胶的金银核壳立方结构的SERS探针。借助罗丹明6G（Rhodamine 6G,R6G）分子,研究了其吸附特性,并在自研的小型化拉曼光谱检测装置上实现了对苯甲醛气体的高灵敏度探测,检测限为16 ppm。综上所述,本文研发了一种气体传感系统,包括硬件及软件部分,并利用苯甲醛气体验证了该气体传感系统的检测能力,为基于SERS的气体检测提供了一种新的技术方案和设计思路。
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