研究目的
提出一种基于高度受限的赝表面等离子体激元(SSP)的传感器,用于测试微波和太赫兹(THz)频段的电介质材料,便于与现代射频及太赫兹系统集成,并能检测小体积液体样本。
研究成果
基于超表面等离子体的平面共面波导介质传感器在微小电区域内实现了电场的高约束,能够检测极低体积的液体样本。与现有平面传感器相比,该传感器具有相对更高的品质因数,适用于区分介电损耗特性相近的样本。其设计便于与现代微波和太赫兹系统集成,有望成为化学与生物医学传感应用的选择方案。
研究不足
由于太赫兹测量设备不可用,实验验证和测量主要在微波频段进行。传感器在太赫兹频段的性能进行了数值分析,但未进行实验验证。
1:实验设计与方法选择:
该传感器设计包含主共面波导(CPW)线,以及分别位于基板顶部和底部的缺陷T型SSP线。SSP线中的缺陷形成阻带,将传输能量局域在缺陷位置。通过改变缺陷高度和SSP条带周期来调节谐振频率与能量局域化程度。
2:样品选择与数据来源:
采用标准固体和液体样品测试传感器在微波频段的性能。
3:实验设备与材料清单:
传感器制备于0.635毫米厚Roger RT duroid 6010LM基板(覆0.035毫米铜层),使用全波电磁仿真器(CST-MWS)进行数值优化与测试。
4:635毫米厚Roger RT duroid 6010LM基板(覆035毫米铜层),使用全波电磁仿真器(CST-MWS)进行数值优化与测试。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过矢量网络分析仪(VNA)制备并测试传感器原型,进行微波频段实验验证。
5:数据分析方法:
利用传感器的高品质因数与灵敏度,通过分析其传输响应来区分介电常数相近的测试样品。
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获取完整内容-
Roger RT duroid 6010LM substrate
Roger
Used as the substrate material for the sensor fabrication.
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Copper layer
Used for the metallic layers of the sensor.
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CST-MWS
CST
Full wave electromagnetic solver used for numerical optimization and testing of the sensor.
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Vector Network Analyzer (VNA)
Used for experimental validation of the sensor prototype at microwave frequencies.
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Agilent dielectric probe kit
Agilent
Used for measuring the dielectric constant of oil samples.
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