【摘 要】
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随着生物医学与生命科学领域的快速发展,人们对体外诊断检测设备的要求也越来越高。光学薄膜滤光器件作为系统的核心光学元器件—担当着分光和滤波的重要角色,其光谱特性的优劣直接影响着系统的检测精度。本文针对生化分析和荧光分析两种检测技术,分别完成实时荧光定量PCR仪（q PCR）用滤光片的设计和生化分析仪用滤光片的研制。通过对多种光学薄膜材料理化特性的研究,确定选择H-Ta2O5、L-Si O2作为镀制的
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随着生物医学与生命科学领域的快速发展,人们对体外诊断检测设备的要求也越来越高。光学薄膜滤光器件作为系统的核心光学元器件—担当着分光和滤波的重要角色,其光谱特性的优劣直接影响着系统的检测精度。本文针对生化分析和荧光分析两种检测技术,分别完成实时荧光定量PCR仪（q PCR）用滤光片的设计和生化分析仪用滤光片的研制。通过对多种光学薄膜材料理化特性的研究,确定选择H-Ta2O5、L-Si O2作为镀制的全介质材料。生化分析仪常用的光源为卤素灯、探测器为硅光电池,被检测的物质有谷草转氨酶、葡萄糖、胆固醇和血红蛋白等。本文针对检测氧和血红蛋白,完成对生化滤光片光谱性能指标的确定和设计。q PCR常用的光源为LED、探测器为CCD,通用的荧光试剂有HEX、ROX、Cy5和SYBR Green I等。针对HEX试剂,完成了荧光滤光片光谱性能指标的确定和设计。采用等离子体辅助电子枪蒸发沉积工艺进行对生化窄带滤光片制备,根据平均分子自由程理论和分子碰撞理论确定镀膜设备的真空度至少为7.4×10-4Pa。通过对工艺参数的研究及多次实验,分析各项工艺参数对膜层性能的影响,研究Ta2O5、Si O2两种薄膜材料在不同沉积速率下所带来的的吸收损耗,确定Ta2O5的沉积速率应为0.4nm/s,Si O2为0.8nm/s;通过对基底温度的调节,改变膜层生长的物理结构,实现均匀致密的薄膜,确定基底温度为200℃。并且对设备的膜厚监控系统的能力做出了评估,确定可以完成理论膜系设计的镀制。对研制的60片生化滤光片进行光谱测试,中心波长546nm,透射率均大于84.11%,通带半宽度在7.9nm-8.6nm,在400nm-1200nm平均背景截止深度大于OD4,光谱特性满足设计指标。通过对测试片进行耐环境测试,研究发现膜层有脱落的现象,表明基底与薄膜间的附着力还没达到预期的结果,对镀制工艺参数进一步调整,并增镀一层保护膜层,最终各项数据均满足设计指标。
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