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彩色表面等离子体共振成像(Color Surface Plasmon Resonance Imaging，Color-SPRI)传感器具有结构简单、免荧光标记、检测动态范围宽、灵敏度可调、实时性好、图像信息量大等优点，但是，如何基于彩色SPR图像进行定量分析，这个问题迄今没有引起重视，国内外对该问题的研究寥寥无几。本文将色相算法与彩色SPRI传感器相结合，通过在颜色空间对彩色SPR图像进行处理，得到图像对待测样品的色相灵敏度，建立了色相灵敏度与样品折射率的定量关系，从而实现了利用SPRI同时进行直观的图像观测和定量的色相灵敏度测试。论文包括以下主要内容: (1)首先，对彩色SPRI传感器和色相算法的基本理论进行介绍。从基本电磁学方程及其对应的物理模型入手，在理论上介绍了SPR这一物理现象，介绍了彩色图像的RGB色彩空间，并由此引入了可以表示颜色直观特性的HSV色彩空间，最后介绍上述两个色彩空间所对应的数学模型，根据二者的数学模型推导出R、G、B值转换为H、S、V值的公式。 (2)其次，对基于色相算法的彩色SPRI传感器进行制备和表征。搭建了波长-彩色图像同步检测型SPR装置，并制作了SPR传感芯片。利用自制的波长-彩色图像同步检测型SPRI传感器，建立了裸金膜SPR芯片的共振波长与图像平均色相的关系，根据该依赖关系优化了传感器的起始共振波长，在最佳起始共振波长650nm下测得色相灵敏度为3338RIU-1，约为共振波长灵敏度的1.49倍。 (3)然后，对该传感器进行实际应用。在裸金SPR芯片上制作不同厚度的聚四氟乙烯(PTFE)疏水薄膜，利用该传感器对其膜厚度进行检测，对于涂覆有600μLPTFE的SPR传感芯片，其薄膜厚度已超过了消逝场的穿透深度，对外界折射率并不敏感，而涂覆有100μLPTFE的芯片对外界折射率敏感，且膜的厚度分布并不均匀。 (4)最后，利用上述传感芯片对苯并芘水溶液进行吸附检测，在20-100nmol·L-1浓度范围内彩色SPR图像的平均色相值随着苯并芘浓度的升高线性减小;对100nmol·L-1的苯并芘的响应和恢复时间分别约为7和5s;在聚四氟乙烯敏感膜厚度较小且不均匀的情况下，传感器容许获取敏感膜的不同厚度区域对苯并芘的色相灵敏度。