光寻址电位传感器系统的设计与实现

来源 :中国科学院动物研究所 | 被引量 : 4次 | 上传用户:eric_vl
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光寻址电位传感器(LAPS)是一种基于电解质溶液—绝缘层—半导体(EIS)结构的光、机、电一体化的传感器系统,主要用于进行多参数测量和检测某种参数的平面分布。由于其具有强大的寻址功能,LAPS自问世以来得到了广泛的应用。 本文从半导体物理学的角度阐述了LAPS的基本原理,并介绍了一个用于多种生物化学参数测量的LAPS系统。本系统的LAPS芯片采用减薄至160μm的硅片加工而成。在芯片的表面分布有敏感膜阵列。这些敏感膜具有选择专一性,即每个敏感膜只对一种参数起反应。激励光源采用5×7的红外LED阵列,用背面照射的方式对LAPS进行光寻址。通过照射不同的敏感区域可以检测不同的参数。整个系统还包括一台锁相放大器、单片机系统、寻址电路、恒电位仪、流通系统和一台个人电脑。用户通过个人电脑上的控制程序对整个系统进行控制。基本上实现了测量过程自动化。 论文中研究了LAPS芯片厚度、调制频率、LAPS测试曲线的线性度对系统性能的影响,并通过实验选择了适用于本系统的最佳参数。通过检测pH值、尿素和青霉素,我们初步检验了本LAPS系统的多参数检测能力。实验证明,我们已经实现了一个用于光寻址电化学、生物样品检测的通用平台。整个系统具有良好的可操作性,并初步实现了多参数检测,达到了我们的既定目标,为本系统走向实用化打下了基础。
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