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oe1(光电查) - 科学论文

12 条数据
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  • 基于上转换荧光纳米粒子的传感器阵列用于区分同品种红葡萄酒

    摘要： 本研究开发了一种基于上转换纳米材料(UCNPs)的新型荧光传感器阵列，用于区分不同厂家生产的同品种红葡萄酒。该传感器阵列由六个组分构成：一个胍基修饰的带正电UCNPs(UCNPs@GDN)，两个分别带负电的磺酸基修饰UCNPs(UCNPs@SO3H)和膦酸基修饰UCNPs(UCNPs@PO(OH)2)，以及它们的混合物1(UCNPs@GDN+UCNPs@SO3H)、混合物2(UCNPs@GDN+UCNPs@PO(OH)2)和混合物3{UCNPs@GDN+UCNPs@SO3H+UCNPs@PO(OH)2}。其鉴别机制主要源于这些上转换荧光纳米粒子的发射光会被红葡萄酒中常见的有机成分猝灭。具体操作为：在pH=7.0的HEPES缓冲液中使用UCNPs@GDN、UCNPs@SO3H和UCNPs@PO(OH)2，在pH=9.0的PBS缓冲液中使用混合物1和混合物2，在pH=6.0的Tris-HCl缓冲液中使用混合物3进行红葡萄酒鉴别。通过主成分分析(PCA)显示，本传感器阵列获得的数据能明显区分九种不同厂家的红葡萄酒。本研究有望为UCNPs及红葡萄酒鉴别领域带来更多创新性研究启发。

    关键词： 红葡萄酒、荧光猝灭、传感器阵列、上转换纳米粒子、区分

    更新于2025-11-14 15:18:02

  • 基于金属纳米颗粒修饰纳米管场效应晶体管的分子相互作用中相关传感描述符的机器学习识别

    摘要： 基于碳纳米管的场效应晶体管（NTFETs）是理想的传感器器件，它们能提供碳纳米管与目标分析物相互作用的丰富信息，并在医疗、安全、环境及能源等领域的多样化应用中具有微型化潜力。本文研究了由金属纳米颗粒修饰的单壁碳纳米管（SWCNTs）组成的交叉敏感型NTFETs传感器阵列的化学检测性能。通过结合NTFET器件特性分析与监督机器学习算法，我们成功区分了五种选定嘌呤化合物——腺嘌呤、鸟嘌呤、黄嘌呤、尿酸和咖啡因。密度泛函理论（DFT）计算证实了嘌呤化合物与金属纳米颗粒修饰SWCNTs的相互作用。此外，通过测试多种自制及市售含/不含咖啡因的溶液，该方法采用线性判别分析（LDA）时以48个特征在95%的样本中准确识别咖啡因，而使用支持向量机（SVM）分析时仅需11个特征即可达到93.4%的识别准确率。我们还进行了递归特征消除，确定跨导、阈值电压和最小电导这三个NTFET参数是影响分析物预测精度的最关键特征。

    关键词： 支持向量机、线性判别分析、传感器阵列、石墨烯、碳纳米管

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于TriPleX平台阵列式微环谐振器传感器的性能

    摘要： 集成光学（生物）化学传感器正日益实现商业化，这主要得益于其固有的高灵敏度以及可集成于光流体器件的特性。例如，微环谐振器（MRR）作为多路复用生物传感的微阵列传感器元件具有极强的可行性。采用严格配比的Si3N4和SiO2材料堆叠结构的TriPleX平台已实现MRR的制备。该平台凭借其固有低损耗及对可见光/近红外波段的透明性，适用于多种应用场景。本文阐述了近期关于此类MRR阵列在温度灵敏度、折射率灵敏度及蛋白质固定性能方面的表征成果。研究通过设置参考通道/参考MRR，证实了其对温度或样品组分意外变化的补偿优势。测得折射率灵敏度为104 nm/RIU，检测限约2×10-6 RIU。MRR在温度响应（阵列内变异系数CV≈0.3%）和折射率响应（CV<0.1%）方面表现出高度一致性（以CV值衡量）。此外，同一阵列不同MRR上的蛋白质固定效果也具可比性（CV<3%）。这些参数的良好可比性（即低变异度）不仅支持采用内部参考来校正温度或折射率的意外变化，更有助于最终生物传感应用中实现高精度检测。当前研究聚焦于芯片多功能集成与进一步微型化，以期制造复杂但经济的传感器器件。

    关键词： 折射率、生物传感器、微环谐振器、传感器阵列、集成光学、微环谐振器

    更新于2025-09-23 01:53:16

  • 基于三种功能化碳点受体的荧光传感器阵列用于细菌识别

    摘要： 细菌识别是医学诊断、环境监测和食品安全领域的关键问题。传统方法需要较长的培养时间、高技能操作人员或针对每种细菌的特异性识别元件。相比之下，传感器阵列采用多种交叉反应受体，提供了一种经济高效且简便的方法。本研究开发了一种简易构建的荧光传感阵列用于多种细菌的鉴定。该传感器阵列由三种功能化碳点（分别修饰硼酸、多粘菌素和万古霉素）组成，这些碳点能以不同亲和力与所有细菌结合而非特定某一种。通过三种碳点产生的荧光响应模式，可获得每种细菌独特的分子指纹图谱。利用响应模式的线性判别分析（LDA），成功实现了对六种研究细菌的有效区分。这种传感器阵列方法为多重生物活性样品的简单、快速和有效鉴定开辟了新途径。

    关键词： 细菌鉴定、交叉反应受体、碳点、模式识别、传感器阵列

    更新于2025-09-24 05:48:04

  • 机器学习辅助的双通道碳量子点荧光传感器阵列用于四环素类抗生素检测

    摘要： 四环素类抗生素（TCs）因其对人类健康和生态平衡的严重威胁，其检测与区分技术日益受到关注。本研究基于两种碳量子点（CDs）构建了双通道荧光传感器阵列，用于区分四环素（TC）、土霉素（OTC）、多西环素（DOX）和美他环素（MTC）四种TCs。当CDs与四种TCs相互作用时会产生独特的荧光变化模式（I/I0），该模式通过线性判别分析（LDA）和支持向量机（SVM）进行解析。本研究首次将SVM应用于荧光传感器阵列的数据处理。LDA和SVM分析表明，该阵列能在1.0 μM至150 μM浓度范围内实现TCs的并行精准测定。此外，通过金属离子和抗生素作为潜在共存干扰物的干扰实验证明，该传感器阵列具有优异的选择性和抗干扰能力。该阵列还成功应用于二元混合物中TCs的准确检测与鉴别，并在河水和牛奶样本中实现了四种TCs的成功识别。在72个未知样本检测中，传感器阵列以100%准确率成功鉴定了四种TCs。结果表明SVM可实现与LDA同等精度的分类预测，且因其附加优势可作为数据处理的备选补充方法，从而拓展数据处理领域。

    关键词： 线性判别分析、传感器阵列、支持向量机、四环素类抗生素、碳量子点

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2018年第十五届光电与电子传感器国际科学会议（COE）- 波兰华沙（2018年6月17日-2018年6月20日）] 2018年第十五届光电与电子传感器国际科学会议（COE）- 基于温度调制TiO2的气体传感器阵列

    摘要： 本研究的目的是证明热调制可提高二氧化钛基电阻式气体传感器的选择性。该传感器在240-300°C温度范围内采用正弦温度曲线运行。传感器阵列由纳米晶TiO2:Cr（0.1-10原子%铬）构成。当铬含量约达1原子%时会发生从n型到p型导电性的转变。动态记录并比较了传感器对还原性气体（如NO、NO2）和氧化性气体（如H2、CH4、C3H8，浓度范围0-3000ppm）的电阻响应，以评估交叉敏感性和湿度干扰。主成分分析(PCA)结果表明，已实现对氢气和氮氧化物(H2/NOx)的可靠检测与分类。

    关键词： 传感器阵列、氢气检测、湿度、温度调制、TiO2:Cr纳米材料

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 一种基于增强型时反成像算法的稀疏线阵，用于裂纹的渐进式定量监测

    摘要： 本文提出了一种基于兰姆波和线性压电锆钛酸铅（PZT）阵列的裂纹损伤检测与量化监测方法。针对现有PZT阵列布局无法同时实现裂纹方向与长度定量监测的问题，研究引入稀疏线性PZT阵列用于采集裂纹反射信号?；诟眯滦驼罅?，提出裂纹方向估计方法：通过时延叠加信号构建角度-幅值谱函数，根据谱峰确定中心激励单元及对应方位角。进一步改进飞行时间成像法以实现裂纹的定量显示与评估。在T6061铝板上开展验证实验，对不同位置、多种方向的单一及连通裂纹进行监测评估。实验表明，所提方法能准确识别多数裂纹方向，并实现所有裂纹的定量显示。

    关键词： 传感器阵列、波导理论、监测、裂纹检测、信号处理

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 在普通单模光纤中设计自由悬挂的光子晶体微光纤腔传感器阵列

    摘要： 我们提出了一种基于超高灵敏度一维光子晶体微光纤（PCMF）腔的新型折射率（RI）传感器阵列设计，称为光子晶体微光纤腔传感器阵列（PCMF-CSA）。该PCMF-CSA由多个并联通道构成，通过在每个通道上串联连接额外的PCMF带隙滤波器与PCMF腔传感器，仅保留用于传感的PCMF腔传感器基模（FM）共振传输。得益于PCMF带隙滤波器的光子带隙（PBG）效应，其他高阶共振被滤除。通过合理设计PBG，多个超高灵敏度PCMF腔传感器可集成至微阵列中且无共振重叠，从而仅需单根输入光纤与单根输出光纤即可同步检测，无需复杂耦合系统。我们通过包含PCMF带隙滤波器的七通道PCMF腔传感器阵列验证了该概念，并采用三维时域有限差分法（3D-FDTD）对器件性能进行理论研究。仿真结果表明：各通道传感器可通过单一输出光谱同步监测，所提出的七通道PCMF-CSA各传感通道数值计算折射率灵敏度（S）分别高达647.33 nm/RIU、666.67 nm/RIU、662.00 nm/RIU、676.00 nm/RIU、674.67 nm/RIU、659.33 nm/RIU和679.99 nm/RIU，平均折射率灵敏度达666.57 nm/RIU。此外，所有谐振峰消光比均超过20.0 dB，各通道串扰低于-24.5 dB。据我们所知，这是首个基于常规单模光纤（SMF）的石英PCMF传感器阵列结构，兼具高Q值与高S值特性，有望成为具有高并行复用能力的超灵敏气体折射率传感平台。

    关键词： 超高灵敏度、光子晶体、复用技术、微光纤腔、传感器阵列、三维时域有限差分法

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 传感器阵列分数阶傅里叶域波束形成方法性能分析

    摘要： 本文研究了在主动和被动工作模式下，对多个产生宽带啁啾信号的远场运动目标进行到达方向(DoA)估计的问题。由于雷达和声纳系统中常用的啁啾信号在分数阶傅里叶域处理效果更佳，本研究采用分数阶傅里叶变换(FrFT)进行检测，随后分别运用常规方法和子空间方法实现DoA估计。尽管分数阶傅里叶变换波束形成法已有研究，但其针对不同信噪比(SNR)和多目标检测的性能尚未得到充分分析。本研究的仿真结果表明：在计算效率、精度、低信噪比条件下的分辨率、有限快拍数和传感器数量以及空间相干/多径信号等场景中，相较于采用傅里叶变换(FT)的传统频域波束形成法，FrFT对啁啾信号的估计精度更高。研究采用以下性能指标：(i)均方根误差（评估精度）、(ii)3dB波束宽度（评估分辨率）和(iii)CPU时间（评估计算耗时）。计算机仿真显示，在主动和被动系统的性能曲线上，多重信号分类(MUSIC)算法均优于其他DoA估计技术。

    关键词： 到达方向估计、啁啾信号、传感器阵列、波束形成、分数阶傅里叶变换

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 基于非功能化和铂功能化氧化钨的单纳米线传感器阵列系统的气体传感特性研究

    摘要： 我们在此展示了基于未功能化或铂功能化的单氧化钨纳米线传感器阵列系统对不同浓度二氧化氮和乙醇的气体传感特性。该传感器系统对测试分析物表现出稳定且可重复的响应，与先前基于多纳米线薄膜的系统具有一致性，并验证了这些器件的制备工艺。

    关键词： 传感器阵列，单纳米线，氧化钨，气体传感

    更新于2025-09-09 09:28:46