Измерительная система на основе оптических микрорезонаторов для определения малых концентраций наночастиц тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, кандидат наук Иванов Алексей Дмитриевич

• Иванов Алексей Дмитриевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Иванов Алексей Дмитриевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СФЕРЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Современное состояние проблемы

1.2 Методы детектирования частиц

1.3 Детектирование наночастиц с помощью резонаторов с модами типа шепчущей галереи

1.4 Виды микрорезонаторов с модами типа шепчущей галереи

1.5 Материалы, используемые для изготовления микрорезонаторов

Выводы

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЗМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ С МИКРОРЕЗОНАТОРАМИ

2.1 Добротность микрорезонаторов

2.2 Описание мод поля шепчущей галереи

2.3 Связь с резонатором

2.4 Взаимодействие наночастиц с микрорезонаторами

2.5 Уширение моды

2.6 Особенности взаимодействия моды с металлическими наночастицами

2.7 Осаждение частиц

2.8 Влияние поля шепчущей галереи на движение частиц

2.9 Выбор чувствительного элемента

Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ С МИКРОРЕЗОНАТОРАМИ

3.1 Методика производства микрорезонаторов

3.2 Экспериментальный стенд

3.3 Система ввода/вывода излучения

3.4 Исследование получаемой добротности оптических резонаторов

3.5 Алгоритм обработки измерительных сигналов

3.6 Аппроксимация кривой деградации добротности

3.7 Градуировка измерительной системы

Выводы

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СЕНСОРА

4.1 Схема измерительного канала

4.2 Конструкционные решения

4.3 Влияние объема моды на чувствительность измерительной системы

4.4 Влияние источника излучения на погрешность измерений

4.5 Влияние системы связи на ширину резонансного пика

4.6 Оценка погрешности определения ширины пика

4.7 Подходы к оценке погрешности измерений малых концентраций наночастиц

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Измерительная система на основе оптических микрорезонаторов для определения малых концентраций наночастиц»

Актуальность темы:

В связи с увеличивающимися объемами производства порошковых наноматериалов, которые все более активно используются в химической, машиностроительной и пищевой отраслях промышленности, возрастает потребность в методах контроля концентрации наночастиц в окружающей среде. Устройства, способные детектировать наночастицы, особенно необходимы в области производства, оборота, использования и утилизации наночастиц. На данный момент на отечественном рынке отсутствует недорогой миниатюрный сенсор, способный детектировать малые концентрации наночастиц. По этой причине разработка подобного сенсора особенно актуальна.

Зарубежные исследователи также проявляют повышенный интерес к возможности применения сенсоров и измерительных систем на основе оптических диэлектрических микрорезонаторов (ОДМР) для детектирования малых концентраций веществ, а также их использования для биодетектирования

[1-5].

Современные методы такие, как, например, электронная микроскопия, позволяют приближённо установить число наночастиц определенного вида в единице объёма или массы анализируемой продукции. Однако точные количественные данные о содержании наночастиц, необходимые для выполнения задач их гигиенического нормирования, в общем случае получить достаточно сложно. Кроме того, такие методы требуют дорогостоящего оборудования и специальной пробоподготовки. Использование сенсоров нового поколения сможет в будущем заменить трудозатратные и дорогие лабораторные тесты.

Научная новизна

Проведены теоретические и экспериментальные исследования первичного измерительного преобразователя на основе оптических микрорезонаторов. Впервые исследован процесс коллективного взаимодействия наночастиц серебра с микрорезонатором в водной среде методом измерения скорости уширения моды.

Определен вклад объема моды в деградацию добротности микрорезонатора при осаждении наночастиц на его поверхность.

Разработаны и исследованы принципы построения средств измерений малых концентраций наночастиц на основе оптических резонаторов. Произведена оценка вклада основных влияющих факторов на погрешность измерений. Предложены рекомендации по метрологическому обеспечению измерений малых концентраций веществ с помощью оптических резонаторов.

Практическая значимость:

На данный момент на рынке отсутствуют высокочувствительные коммерческие сенсоры на основе резонаторов с модами шепчущей галереи. Как правило, в научных работах приводятся стендовые демонстрации по детектированию отдельных частиц. Практическая реализация компактного сенсора сталкивается с множеством проблем при конструировании системы связи, калибровке измерительного канала и обеспечении воспроизводимости характеристик микрорезонаторов. Оценка внешних влияний и ряд конструкционных решений, применяемых в данной работе, способны приблизить эту перспективную технологию к коммерческой реализации данного типа высокочувствительных сенсоров.

На основе экспериментальных и теоретических исследований, приведенных в диссертации, разработана методика измерений.

Подходы, применяемые в настоящей работе, позволяют уменьшить себестоимость измерительных систем, использующих микрорезонаторы в качестве одноразового сменного чувствительного элемента. Это позволит применять данный метод для контроля загрязнений воздушной и водной среды отходами производства наноиндустрии.

Исследования, проведенные на микрорезонаторах без селектирующих покрытий, показывают возможность использовать первичный преобразователь с минимальной подготовкой его поверхности. Тем не менее данные результаты позволяют в дальнейшем развивать принципы детектирования с использованием модифицированной поверхности микрорезонаторов с применением метода измерения скорости уширения моды. Преимущества данного вида сенсоров открывают путь к эффективной и недорогой реализации детектирования различных наночастиц, а возможность модификации поверхности микрорезонаторов позволяет расширять круг детектируемых веществ и использовать данный сенсор не только для обнаружения наночастиц, но и для биодетектирования: обнаружения раковых клеток, вирионов, антигенов, молекул ДНК, РНК, белков и т.д.

Измерительная система, описанная в данной работе, разработана при выполнении проекта «Разработка высокочувствительных сенсоров на основе оптических дисковых микрорезонаторов для определения малых концентраций наночастиц», в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы».

Цель диссертационной работы:

Создание измерительной системы на базе оптических микрорезонаторов. Разработка методов, позволяющих осуществлять выявление и количественное определение наночастиц искусственного происхождения. Развитие научно-технических принципов детектирования наночастиц в жидкой и газообразной среде.

Данная цель достигается путем решения следующих задач:

1. Анализ современных методов детектирования и измерений массовой концентрации наночастиц.

2. Теоретическое исследование взаимодействия наночастиц и оптических микрорезонаторов. Выбор типа чувствительного элемента.

3. Экспериментальное исследование взаимодействия наночастиц с оптическим микрорезонатором. Изучение процессов, протекающих на поверхности чувствительного элемента.

4. Разработка конструкции сенсора. Проведение экспериментальных исследований на стабильность и повторяемость результатов измерений. Определение диапазона измерений.

5. Проведение оценки эффективности данной схемы детектирования. Оценка вклада факторов, влияющих на погрешность измерений. Разработка методики измерений.

Объектом исследования являлись коллоидные растворы наночатиц Л§.

Предметом исследования служили механизмы коллективного взаимодействия наночастиц с поверхностью оптических микрорезонаторов и модами типа шепчущей галереи.

Методы исследования

В теоретических исследованиях применялись методы построения средств измерений, методы оценки точности и математической статистики. Обработка измерительных сигналов производилась в пакетах программ MathCad, MATLAB, Origin. Твердотельное моделирование измерительной кюветы производилось в программе Creo Parametric.

В экспериментальных исследованиях использовались методы планирования эксперимента. Применялось современное измерительное оборудование.

Достоверность полученных результатов обеспечивают аттестованные смеси и поверенные средства измерений.

Апробация работы

Результаты, представленные в диссертации, докладывались на следующих научных конференциях:

1. XII международная конференция «Прикладная оптика 2016», Санкт-Петербург, 2016 г.;

2. VI международная конференция Фотоника и информационная оптика, Москва, 2017 г.;

3. XI научно-техническая конференция «ВНИИА-2017», Москва, 2017 г.;

4. X Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов (с международным участием) «Будущее машиностроения России», Москва, 2017 г.;

5. X Международная конференция молодых ученых и специалистов «Оптика-2017», Санкт - Петербург, 2017 г.

Положения, выносимые на защиту

1. Уширение резонансного пика при взаимодействии наночастиц с микрорезонатором во времени можно описать выражением:

= ЛУ0(1 - к - е т),

где Лу - ширина резонансного пика, Лу0 - значение ширины пика после образования монослоя наночастиц, t - время, т - характерное время образования монослоя частиц, к - коэффициент, характеризующий начальную добротность микрорезонатора (к < 1).

2. Скорость деградации добротности оптических микрорезонаторов увеличивается прямо пропорционально логарифму концентрации наночастиц в жидкой среде и уменьшается с увеличением размера частиц.

3. Определение объема моды перед измерениями концентрации наночастиц позволяет внести поправку на активную площадь взаимодействия частиц с микрорезонатором и снизить СКО результатов измерений до 15 %.

4. Во время измерений концентрации наночастиц изменение наблюдаемой ширины линии резонанса не превышает 5 % при перестройке центральной частоты полупроводникового лазера с внешним резонатором на 1 ГГц.

Публикация результатов работы

По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, из них 5 статей в журналах, которые входят в перечень ВАК, 1 патент на изобретение, 7 публикаций в сборниках трудов и тезисов конференций.

Результаты, изложенные в публикациях, выполненных в соавторстве, получены автором лично и включены в данную работу с согласия соавторов этих работ.

Личный вклад

В диссертации приведены результаты работы, выполненные автором в течение 3 лет. Личный вклад автора в диссертационную работу:

1) постановка задач исследования;

2) анализ литературы и методов исследования;

3) конструирование экспериментального стенда и измерительной системы;

4) участие в экспериментах;

5) обработка результатов и формулирование выводов. Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы - 152 страницы, включающих 39 рисунков, 10 таблиц и список литературы, состоящий из 176 наименований.

В первой главе сделан обзор сферы исследования, проанализирована нормативная документация в сфере безопасности окружающей среды, выявлены основные методы детектирования наночастиц. Произведено сравнение различных механизмов детектирования. Определены перспективные направления в области определения малых концентраций наночастиц в окружающей среде. Приведен краткий исторический обзор применения оптических резонаторов. Показаны основные достижения различных научных групп в направлении детектирования наночастиц, а также биодетектирования с помощью оптических микрорезонаторов.

Во второй главе приведены основные положения теории резонаторов с модами шепчущей галереи. Рассмотрены различные геометрии микрорезонаторов, их характеристики. Описаны различные методы возбуждения мод типа шепчущей галереи. Детально рассмотрен механизм взаимодействия

наноначастиц с выпадающим полем, а также описано изменение спектральных характеристик резонатора. Выбран тип микрорезонатора и элемент связи.

В третей главе приведены краткие практические рекомендации для производства микрорезонаторов. Дано подробное описание экспериментальной установки, технологической оснастки и алгоритма обработки измерительных сигналов. Рассмотрены варианты практической реализации системы ввода/вывода излучения для сенсоров с модами шепчущей галереи. Приведено описание экспериментального исследования по определению концентрации наночастиц в жидкой среде.

В четвертой главе на основе полученных экспериментальных данных сформулированы основные конструктивные требования к конкретному исполнению измерительной системы. Предложен способ минимизации влияния внешних воздействующих факторов. Проанализированы составляющие погрешности измерений, в том числе систематическая составляющая, связанная с объемом моды. Отдельно рассмотрены погрешности, вызванные источником возбуждающего излучения. Предложена методика градуировки измерительного канала.

Заключение содержит основные выводы по работе.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СФЕРЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1 Современное состояние проблемы

Индустрия нанотехнологий - перспективное направление науки и техники. Наночастицы обладают особыми физико-химическими свойствами и высокой дисперсностью. Наноматериалы используются в химической, пищевой, косметической, энергетической промышленностях, а также в медицине. В настоящее время объемы производства наноматериалов имеют массовый характер и постоянно увеличиваются. Расширяется и номенклатура производимых наночастиц. В свою очередь, это ведет к неизбежному накоплению нанопродукциии в окружающей среде.

На сегодняшний день в России разработан ряд нормативных документов в сфере гигиены, токсикологии и санитарии [6-9], регламентирующих требования к наноматериалам и методы их контроля. Отдельное место в этих документах отведено массово выпускаемым наночастицам серебра (Л§). Мониторинг окружающей среды становится важной задачей, так как наночастицы способны загрязнять как атмосферный воздух, так и водные объекты.

По данным зарубежных экотоксигологических исследований [10, 11], концентрация наночастиц Л§ на поверхности водоемов может достигать значений более 0,1 мкг/л. Исследования также проводились в сточных водах, на поверхности водоемов и в осадке, в почве и воздухе.

Наночастицы серебра обладают антимикробными, антивирусными и фунгицидными свойствами [12-14]. Последние исследования показывают, что наночастицы серебра нарушают жизненно важные функции клетки, прикрепляясь к их поверхности, что влечет за собой перфорацию клеточной мембраны [15]. Также наночастицы серебра используются в качестве маркеров в

биомолекулярном детектировании, благодаря выгодному диапазону, в котором лежит их поверхностный плазмонный резонанс (ППР) [16].

Влияние наночастиц на человека и окружающую среду требует обеспечения различных мер безопасности, соблюдение санитарных правил, требований стандартов и гигиенических нормативов. Для оценки рисков, связанных с производством и оборотом наноматериалов, важной задачей является мониторинг наноматериалов, т.е. выявление и количественное определение наночастиц в объектах окружающей среды.

Проблеме метрологического обеспечения измерений и контроля качества продукции наноиндустрии посвящена книга [17], в которой авторы подчеркивают важность обеспечения единства линейных и угловых измерений в нанометрологии, уделяя внимание тому, что основной базой средств измерений (СИ) в настоящее время служат электронные микроскопы и сканирующие зондовые микроскопы. Также авторы книги приводят результаты анализа измерительных потребностей, связанных с разработкой и производством наноматериалов, где основное место занимают такие характеристики наноматериалов, как геометрические размеры и состав.

Требования к современным тест-системам постоянно растут. Экспрессность, простота пробоподготовки, а также возможность определения на месте концентрации исследуемого объекта в воздушной или водных средах -основные требования для современного сенсора.

При проектировании измерительной системы важно правильно установить номенклатуру характеристик и номинальные значения этих характеристик для тех условий работы, в которых предполагается использовать данное устройство. Для выбора номинальных характеристик проектируемого сенсора целесообразно проанализировать действующие нормативные документы, регламентирующие содержание исследуемых частиц в объектах окружающей среды.

Гигиенические нормативы содержания приоритетных наноматериалов в объектах окружающей среды [18] устанавливают следующие допустимые концентрации наноматериалов: для наночастиц серебра размерами от 5 до 50 нм ориентировочный допустимый уровень в воде водоемов и питьевой воде составляет 0,05 мг/дм . Отсюда можно сделать вывод, что измерительная система должна быть чувствительна к частицам, имеющим дисперсность порядка десятков нанометров. Верхний предел измерений должен находиться на уровне концентраций 1 мг/дм2.

Пределы допускаемых основных относительных погрешностей рабочих средств измерений для измерений дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошковых материалов в соответствии с поверочной схемой ГОСТ 8.606-2012 находятся в пределах от 5 до 30 % [19].

1.2 Методы детектирования частиц

Главной целью работы является создание мобильного, недорогого адсорбционного сенсора для определения наличия в окружающей среде наночастиц искусственного происхождения, оценки их концентрации. Для оценки преимуществ различных схем детектирования, возможности обнаружения единичных наночастиц (НЧ), сравнения чувствительности, достоинств и недостатков важно рассмотреть различные типы сенсоров и измерительных систем. Различные виды современных миниатюрных сенсоров для задач биодетектирования представлены в обзоре [2]. Исследование современных методов обнаружения металлических частиц в окружающей среде описано в работе [20]. Далее будут рассмотрены наиболее распространенные методы количественного анализа дисперсных материалов. Известные методы можно условно разделить на группы:

- группа по типу исследуемой среды (для жидких и газообразных сред);

- группа по типам детектируемых наночастиц (металлических и диэлектрических, сферических и пр.).

Как правило, каждый из методов имеет свою чувствительность, свой диапазон измерений и тип среды. Универсальные и точные методы измерений могут иметь трудоемкую пробоподготовку, и зачастую для них используется сложное оборудование.

1.2.1 Метод электронной микроскопии

В соответствии с методическими рекомендациями и стандартами [9, 21, 22], для количественного определения наноматериалов на предприятиях наноиндустрии рекомендуется использовать метод просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) в образцах, приготовленных без использования контрастирующих агентов (солей тяжелых металлов). Для реализации метода выдвигаются следующие требования к используемой аппаратуре:

- максимальное увеличение не менее 100 000;

- величина ускоряющего напряжения электронов не менее 80 кВ;

- предельное разрешение двух точек не хуже 0,4 нм;

- предельное разрешение двух линий не хуже 0,25 нм.

Для этих целей данный метод обеспечивает надежные результаты по определению концентрации, размеров НЧ и их формы. Тем не менее на производстве продукции наноиндустрии отсутствуют компактные приборы для непрерывного контроля и анализа НЧ в воздухе рабочей зоны и окружающей среде.

1.2.2 Пьезобалансный метод

На данный момент выпускаются на коммерческой основе пьезобалансные (или пьезорезонансные) анализаторы для измерения массовой концентрации аэрозолей, которые могут использоваться для контроля предельно допустимых концентраций аэрозоля в воздухе рабочей зоны. Данный метод может использоваться для биодетектирования [23]. Эффект пьезобалансного взвешивания известен достаточно давно и основан на уравнении Зауэрбрея [24]. Изменение механической резонансной частоты зависит от адсорбированных на поверхности осциллятора частиц или от наличия тонких пленок на поверхности [25]. Кроме того, данный метод позволяет оценить массу частиц. Время отбора проб у подобных устройств может варьироваться от 1 до 60 минут. Погрешность измерений массовой концентрации аэрозоля достигает значений ± 20 % [26]. Стоит отметить, что пьезорезонансные детекторы могут использоваться в клинической диагностики сальмонеллеза и пневмонии [27]. Основным недостатком подобных сенсоров служит низкая чувствительность к частицам диаметром менее 100 нм.

1.2.3 Методы с использованием эффекта поверхностного плазмонного резонанса

Измерительные системы, основанные на данном эффекте, имеют хорошую чувствительность и предел обнаружения. При этом следует различать два метода детектирования с использованием эффекта поверхностного плазмонного резонанса (ППР):

- детектор, построенный по схеме ППР Кречмана [28, 29];

- сенсор, основанный на поглощении спектральной линии при локальном поверхностном плазмонном резонансе (ЛППР) на частицах меньше длины волны.

Оба метода показывают высокую чувствительность и на данный момент являются конкурентной и перспективной технологией по обнаружению объектов нанодиапазона.

Метод для определения малых концентраций веществ, основанный на ЛППР [30], чувствителен к коэффициенту преломления окружающей среды. В настоящее время данный метод находит свое применение в области биодетектирования.

В таблице 1 приведены характеристики двух вышеописанных методов в сравнении с сенсорами на основе микрорезонаторов. На базе данных технологий возможно построение перспективных портативных датчиков и измерительных систем.

Таблица 1 Сравнение перспективных сенсоров

Схема детектирования

Механический резонатор (пьезобалансный метод) 1111Р [31] ОДМР

Механизм преобразования - Сдвиг частоты механических колебаний - Сдвиг фазы - Сдвиг длины волны - Сдвиг фазы - Изменение интенсивности - Сдвиг резонансной частоты - Деградация добротности - Расщепление моды

Чувствительность Чувствительность возрастает обратно пропорционально массе сенсора Чувствительность возрастает обратно пропорционально объему сенсора (локальной поверхности плазмонного резонанса) Чувствительность возрастает обратно пропорционально объему моды

Особенности - Невысокая стоимость - Способность работы в жидких и вязких средах - Высокая добротность - Способность детектировать единичные наночастицы - Гигантская добротность - Способность детектировать единичные наночастицы - Возможность реализации на планарных схемах

1.2.4 Метод динамического рассеяния света

Также существует метод измерений концентрации наночастиц, основанный на динамическом рассеянии света (DLS). Данный метод используется для частиц, взвешенных в жидкости, и основан на детектировании диффузионного движения частиц (броуновского движения). Хотя данный метод в основном используется для определения размера частиц, тем не менее информация, полученная при динамическом рассеянии света, может содержать сведения о счетной концентрации НЧ. Счетная концентрация может быть рассчитана с применением теории Ми для сферических частиц с использованием размера наночастицы и показателя ослабления [32].

1.2.5 Метод статического рассеяния света

Метод статического рассеяния (static light scattering) основан на теории рассеяния Релея. Данный метод хорошо работает для сферических частиц. Здесь необходимо знать сечение рассеяния, т.е. эффективность рассеяния для одной частицы. Для реализации этого метода, как правило, необходимо точно измерять интенсивность возбуждающего и рассеянного излучения. Общая интенсивность рассеяния будет равна сечению рассеяния, умноженного на счетную концентрацию частиц. В случае, если сечение рассеяния для данных частиц неизвестно, возможно использовать аттестованные смеси для градуировки. Причем для металлических частиц чувствительность данного метода будет выше. Преимуществом метода является достаточно широкий диапазон измерений, а также высокая скорость получения результата. Данный метод применим, в основном, при диспергировании исследуемых частиц в текучей среде. Недостатком метода является возможное большое искажение результатов измерений при исследовании несферических частиц.

1.2.6 Турбидиметрия и нефелометрия

Данные методы количественного химического анализа основаны на измерении интенсивности света, проходящего через анализируемую дисперсную систему (коллоидный раствор). Отличие методов заключается в углах регистрации излучения: при прямом измерении проходящего света метод носит название турбидиметрия (анализ поглощенного сета), а для остальных углов -нефелометрия (анализ рассеянного света). Недостаток данных методов заключается в небольшом рабочем диапазоне концентрации [33]. Также необходимо вводить поправку на поглощение среды, в которой находятся исследуемые наночастицы.

1.2.7 Метод атомно-абсорбционной спектроскопии

Атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) - это известный и широко используемый аналитический метод, основанный на измерении резонансного поглощения излучения свободными атомами, которые находятся в газовой фазе. Полуширина атомной линии поглощения составляет менее 0,01 нм. По этой причине спектрометр имеет в своем составе монохромный перестраиваемый источник излучения, что обеспечивает высокую чувствительность. Для работы устройства необходим атомизатор - прибор, который создает из исследуемой пробы атомный пар. Атомизаторы могут работать на различных принципах. Например, в самом распространенном пламенном атомизаторе в зоне атомизации создается высокая температура (как правило, от 2000 до 3000 °С), таким образом исследуемое вещество диссоциирует на отдельные атомы (атомный пар) [34]. С помощью ААС можно измерять концентрацию наночастиц в жидких пробах. Неизвестная концентрация элемента определяется по градуировочным графикам. СКО случайной составляющей погрешности измерений, как правило, находится в пределах от 3 до 15 % [35]. Кроме того, метод ААС дает возможность определять

размеры наночастиц в коллоидных растворах [36]. ААС применяются в биомедицине, а также для контроля объектов окружающей среды, санитарно-гигиенических исследований. Преимуществом метода ААС является разрешение по типу наночастиц. Однако в результате измерений поступает информация о всей концентрации вещества в пробе без учета того, в каком виде оно содержится: в виде коллоидных частиц или ионов.

1.2.8 Детектор молекулярных ядер конденсации

Для определения счетной концентрации наночастиц в воздушной среде зачастую применяют счетчики ядер конденсации (СКС), принцип измерений которых основан на конденсации пара на каждой отдельной частице, в результате чего частицы укрупняются и могут быть определены уже стандартными методами, например, при помощи лазерного счетчика частиц [37]. Данный метод чувствителен к наночастицам размерами от 2,5 нм. Кроме того, существуют портативные измерители, погрешность которых не превышает 20 %. К недостаткам метода можно отнести ограниченный диапазон концентраций (до 10 част. /см3), потерю информации о размере частицы и токсичность большинства рабочих жидкостей, применяемых для создания насыщенного пара. Метод, как правило, применим для обнаружения частиц в воздухе и неагрессивных газах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Иванов Алексей Дмитриевич, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Foreman M.R., Swaim J.D., Vollmer F. Whispering gallery mode sensors // Advances in Optics and Photonics, Vol. 7, No. 2, 2015. pp. 168-240.

2. Vollmer F., Yang L. Label-free detection with high-Q microcavities: a review of biosensing mechanisms for integrated devices // Nanophotonics, No. 1, 2012. pp. 267-291.

3. Righini G.C., Soria S. Biosensing by WGM Microspherical Resonators // Sensors, Vol. 905, No. 16, 2016. P. 25.

4. Wondimu S.F., Hippler M., Hussal C., Hofmann A. et al. Robust label-free biosensing using microdisk laser arrays with on-chip references // Opt. Express, Vol. 26, No. 3, 2018. P. 13.

5. Chen W., Özdemir §.K., Zhao G., Wiersig J.,Yang L. Exceptional points enhance sensing in an optical microcavity // Nature, Vol. 548, 2017. pp. 192-196.

6. ГОСТ Р 55723-2013 Нанотехнологии. Руководство по определению характеристик промышленных нанообъектов. М.: Стандартинформ, 2014. 24 с.

7. МР 1.2.2522-09 Выявление наноматериалов, представляющих потенциальную опасность для здоровья человека. Методические рекомендации. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. 35 с.

8. МР 1.2.0043-11 Контроль наноматериалов в объектах окружающей среды. Методические рекомендации. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2012. 34 с.

9. МР 1.2.2639-10 Использование методов количественного определения наноматериалов на предприятиях наноиндустрии. Методические рекомендации. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. 82 с.

10. Gottschalk F., Sun T., Nowack B. Environmental concentrations of engineered nanomaterials: Review of modeling and analytical studies // Environ. Pollut., Vol. 181, 2013. pp. 287-300.

11. Gottschalk F., Sonderer T., Scholz R.W., Nowack B. Modeled Environmental Concentrations of Engineered Nanomaterials (TiO2, ZnO, Ag, CNT, Fullerenes) for Different Regions // Environ. Sci. Technol., Vol. 43, No. 24, 2009. pp. 9216-9222.

12. Sondi I., Salopek-Sondi B. Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for Gram-negative bacteria // J. Colloid Interf. Sci., Vol. 275, 2004. pp. 177-182.

13. Kim J.S., Kuk E., Yu K.N., Kim J.H., Park S.J. et al. Antimicrobial effects of silver nanoparticles // Nanomed., Vol. 3, 2007. pp. 95-101.

14. Rai M., Yadav A., Gade A. Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials // Biotechnol. Adv., Vol. 27, 2009. pp. 76-83.

15. Pal S., Tak Y.K., Song J.M. Does the Antibacterial Activity of Silver Nanoparticles Depend on the Shape of the Nanoparticle? A Study of the Gram-Negative Bacterium Escherichia coli // Appl. Environ. Microbiol., Vol. 73, No. 6, 2007. pp. 1712-1720.

16. Nanomaterial Case Study: Nanoscale Silver in Disinfectant Spray. United States Environmental Protection Agency, 2012. P. 423.

17. Метрологическое обеспечение нанотехнологий и продукции наноиндустрии: учеб. пособие / под ред. В.Н. Крутикова. М.: Логос, 2011. 592 с.

18. ГН 1.2.2633-10 Гигиенические нормативы содержания приоритетных наноматериалов в объектах окружающей среды. 2010. 1 с.

19. ГОСТ 8.606-2012 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов. М.: Стандартинформ, 2013. 11 с.

20. Majedi S.M., Lee H.K. Recent advances in the separation and quantification of metallic nanoparticles and ions in the environment // Trends Anal. Chem., Vol. 75,

2016. pp. 183-196.

21. ГОСТ ISO/TS 11937-2017 Нанотехнологии. Нанопорошок двуокиси титана. Основные характеристики и методы их определения. М.: Стандартинформ,

2017. 11 с.

22. ГОСТ Р 57909-2017 / ISO/TS 17200:2013 Нанотехнологии. Порошки из наночастиц. Основные характеристики и методы их определения. М.: Стандартинформ, 2017. 12 с.

23. Janshoff A., Galla H.-J., Steinem C. Piezoelectric Mass-Sensing Devices as Biosensors - An Alternative to Optical Biosensors? // Angew. Cham. Int. Ed., Vol. 39, 2000. pp. 4004-4032.

24. Sauerbrey G. Verwendung von Schwingquarzen zur Wägung dünner Schichten und zur Mikrowagüng // Z. Phys. Chem., Vol. 155, 1959. pp. 206-222.

25. Lucklum R., Hauptmann P. The quartz crystal microbalance: mass sensitivity, viscoelasticity and acoustic amplification // Sens. Actuators B, No. 70, 2000. pp. 30-36.

26. Анализатор аэрозоля KANOMAX модель 3521. Пьезобалансный анализатор для измерения массовой концентрации аэрозолей. Руководство по эксплуатации. 2012. 38 с.

27. Minnuni M., Mascini M., Guilbault G., Hock B. The quartz crystal microbalance as biosensor // Analytical Letters, No. 28(5), 1995. pp. 749-764.

28. Huang Y.H., Ho H.P., Wu S.Y., Kong S.K., Wong W.W., Shum P. Phase sensitive SPR sensor for wide dynamic range detection // Opt. Lett., Vol. 36, No. 20, 2011. pp. 4092-4094.

29. Kretschmann E., Raether H. Radiative decay of non-radiative surface plasmons excited by light // Z. Naturforsch, Vol. 23а, 1968. pp. 2135-2136.

30. Anker J.N., Hall W.P., Lyandres O., Shah N.C., Zhao J., Van Duyne R.P. Biosensing with plasmonic nanosensors // Nat. Mater, Vol. 7, 2008. pp. 442-453.

31. Сотников Д.В., Жердев А.В., Дзантиев Б.Б. Детекция межмолекулярных взаимодействий, основанная на регистрации поверхностного плазмонного резонанса // Успехи биологической химии, Т. 55, 2015. С. 391-420.

32. Levin A., Sadagov A. Bremen workshop on Light Scattering // Extinction spectroscopy combined with dynamic light scattering for nanoparticles diagnostics. Bremen, Germany. 2016. P. 10.

33. Рягузов А.И. Нефелометрия и турбидиметрия в количественном анализе // Вестник ТГУ, Т. 1, № 2, 1996. С. 138-141.

34. Хавезов И., Цалев Д. Атомно-абсорбционный анализ: пер. с болг. Г.А. Шейниной. Л.: Химия, 1983. 144 с.

35. Спектрометры атомно-абсорбционные "Квант./". Описание типа средства измерений. Госреестр № 49077-12. 2012. 5 с.

36. Пат. 2395796 Российская федерация. Способ оценки размеров наночастиц в жидких средах при анализе их элементного состава / Левин А.Д., Садагов Ю.М.; заявитель и патентообладатель ФГУП "ВНИИОФИ". №2009118940/28; заявл. 20.05.2009; опубл. 27.07.2010.

37. Купцов В.Д., Кателевский В.Я., Валюхов В.П., Рыбин Е.Н. Оптико-электронная система аэрозольного фотометра детектора молекулярных ядер конденсации // Журнал технической физики, Т. 83, № 8, 2013. С. 127-134.

38. Savchenkov A.A., Matsko A.B., Ilchenko V.S., Maleki L. Optical resonators with ten million finesse // Optics Express, Vol. 15, 2007. pp. 6768-6773.

39. ГОСТ Р 52361-2005 Контроль объекта аналитический. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2005. 17 с.

40. Vollmer F. Detecting Single DNA Molecules with Optical Microcavities // SPIE Newsroom, 2014. P. 3.

41. White I.M., Fan X. On the performance quantification of resonant refractive index sensors // Opt. Express, Vol. 16, No. 2, 2008. pp. 1020-1028.

42. Corbellini S., Ramella C., Yu L., Pirola M., Fernicola V. Whispering Gallery Mode Thermometry // Sensors, Vol. 16, No. 1814, 2016. P. 13.

43. Li B.-B., Wang Q.-Y., Xiao Y.-F., Jiang X.-F., Li Y., Xiao L., Gong Q. On chip, high-sensitivity thermal sensor based on high-Q polydimethylsiloxane-coated microresonator // Appl. Phys. Lett., Vol. 96, 2010. P. 3.

44. Ozel B., Nett R., Weigel T., Schweiger G., Ostendorf A. Temperature sensing by using whispering gallery modes with hollow core fibers // Meas. Sci. Technol., Vol. 21, 2010. P. 5.

45. Xu X., Jiang X., Zhao G., Yang L. Phone-sized whispering-gallery microresonator sensing system // Opt. Express, Vol. 24, No. 23, 2016. P. 6.

46. Ma Q., Huang L., Guo Z., Rossmann T. Spectral shift response of optical whispering-gallery modes due to water vapor adsorption and desorption // Meas. Sci. Technol, Vol. 21, 2010. P. 7.

47. Erdem M.E. A Novel Liquid Level Sensor Design Using Laser Optics Technology, PhD dissertation, Istanbul Technical University, 2011. P. 138.

48. Qian K., Tang J., Guo H., Liu W. et al. Under-Coupling Whispering Gallery Mode Resonator Applied to Resonant Micro-Optic Gyroscope // Sensors, Vol. 17, No. 100, 2017. P. 9.

49. Del'Hay e P., Herr T., Gavartin E., Gorodetsky M.L., Holzwarth R., Kippenberg T.J. Octave Spanning Tunable Frequency Comb from a Microresonator // Phys. Rev. Lett., Vol. 107, 2011. P. 4.

50. Sun Y., Fan X. Optical ring resonators for biochemical and chemical sensing // Anal Bioanal Chem, 2011. pp. 205-211.

51. Yang L., Zhu J. , Ozdemir S.K., He L. On-chip single-nanoparticle detection and measurement // SPIE Newsroom, 2010. P. 2.

52. Vahala K.J. Optical Microcavities // Nature, Vol. 424, 2003. pp. 839-846.

53. Hu Y., Shao L., Arnold S., Liu Y.-C. et al. Mode broadening induced by nanoparticles in an optical whispering-gallery microcavity // Physical review, No. A 90, 2014. P. 10.

54. Arnold S., Khoshsima M., Teraoka I. Shift of whispering-gallery modes in microspheres by protein adsorption // Opt. Lett., Vol. 28, No. 4, 2003. pp. 272-274.

55. Özdemir S.K., Zhu J., He L., Yang L. Estimation of Purcell factor from modesplitting spectra in an optical microcavity // Phys. Rev. A, Vol. 83, No. 3, 2011. P. 5.

56. Rosenberger A.T., Rezac J.P. Evanescent wave sensor using microsphere whispering-gallery modes // Laser Resonators III, 2000. pp. 186-192.

57. Vollmer F., Braun D., Libchaber A., Khoshsima M., Teraoka I., Arnold S. Protein detection by optical shift of a resonant microcavity // Appl. Phys. Lett., Vol. 80, No. 21, 2002. pp. 4057-4059.

58. Vollmer F., Teraoka I., Arnold S. Perturbation approach to resonance shifts of whispering-gallery modes in a dielectric microsphere as a probe of a surrounding medium // J. Opt. Soc. Am., No. 20, 2003. pp. 1937-1946.

59. Vollmer F, Arnold S. Whispering-gallery-mode biosensing: label-free detection down to single molecules. // Nat. Methods , No. 5, 2008. pp. 591-596.

60. Farca G., Shopova S.I., Rosenberger A.T. Intracavity chemical absorption sensing using microresonator whispering-gallery modes // Proc. of SPIE, Vol. 5855, 2005. pp. 427-430.

61. Vollmer F., Arnold S., Braun D., Teraoka I., Libchaber A. Multiplexed DNA Quantification by Spectroscopic Shift of Two Microsphere Cavities // Biophysical Journal, Vol. 85, 2003. pp. 1974-1979.

62. Zhu J., Özdemir S.K., Xiao Y.-F. et al. On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator // Nat. Photonics, Vol. 4, 2009. pp. 46-49.

63. Vollmer F., Arnold S., Keng D. Single virus detection from the reactive shift of a whispering-gallery mode // PNAS, Vol. 105, 2008. pp. 20701-20704.

64. Shao L., Jiang X.-F., Yu X.-C. et al. Detection of single nanoparticles and lentiviruses using microcavity resonance broadening // Adv. Mater., No. 25, 2013. pp. 5616-5620.

65. Chen Y.-J., Xiang W., Klucken J., Vollmer F. Tracking micro-optical resonances for identifying and sensing novel procaspase-3 protein marker released from cell cultures in response to toxins // Nanotechnology, No. 27, 2016. P. 7.

66. Huang S.H., Sheth S., Jain E. et al. Whispering gallery mode resonator sensor forin situ measurements of hydrogel gelation // Opt. Express, Vol. 26, No. 1, 2018. P. 12.

67. Armani A.M., Vahala K.J. Heavy water detection using ultra-high-Q // Opt. Lett., Vol. 31, No. 12, 2006. pp. 1896-1898.

68. Royal М. Polymer Microresonator Sensors Embedded in Digital Electrowetting on Dielectric. PhD dissertation. Duke University. Durham, 2012. 270 pp.

69. Dobrindt J.M. Bio-sensing using toroidal microresonators & Theoretical cavity optomechanics. PhD dissertation. Ludwig Maximilians Universit. Munchen, 2012. P. 212.

70. Tomes M., Carmon T. Photonic Micro-Electromechanical Systems Vibrating at X-band (11-GHz) Rates // Phys. Rev. Lett., Vol. 102, 2009. P. 4.

71. Wu F. C. , Wu Y., Niu Z., Vollmer F. Ratiometric detection of oligonucleotide stoichiometry on multifunctional gold nanoparticles by whispering gallery mode biosensing // Analyst, 2015. P. 4.

72. Shopova S.I., Rajmangal R., Holler S., Arnold S. Plasmonic enhancement of a whispering-gallery-mode biosensor for single nanoparticle detection // Appl. Phys. Lett., Vol. 98, 2011. P. 3.

73. Santiago-Cordoba M.A., Boriskina S.V., Vollmer F., Demirel M.C. Nanoparticle-based protein detection by optical shift of a resonant microcavity // App.l Phys. Lett., Vol. 99, 2011. P. 3.

74. Santiago-Cordoba M.A., Cetinkaya M., Boriskina S.V., Vollmer F., Demirel M.C. Ultrasensitive detection of a protein by optical trapping in a photonic-plasmonic microcavity // J Biophotonics, 2012. P. 10.

75. Baaske M.D. , Foreman M.R., Vollmer F. Single-molecule nucleic acid interactions monitored on a label-free microcavity biosensor platform // Nat. Nanotechnol., No. 9, 2014. pp. 933-939.

76. Shen B.-Q., Yu X.-C., Zhi Y., Kim D., Gong Q., Xiao Y. Detection of single nanoparticles using the dissipative interaction in a high-Q microcavity // Physics Optics, 2016. P. 8.

77. Anderson M.E., O'Brien E.C., Grayek E.N., Hermansen J.K., Hunt H.K. The Detection of Helicobacter hepaticus Using Whispering-Gallery Mode Microcavity Optical Sensors // Biosensors, No. 5, 2015. pp. 562-576.

78. Lee A., Mills T., Xu Y. Nanoscale welding aerosol sensing based on whispering gallery modes in a cylindrical silica resonator // Opt. Express, Vol. 23, No. 6, 2015. pp. 7351-7365.

79. Брагинский В.Б., Ильченко В.С. Свойства оптических диэлектрических микрорезонаторов // ДАН СССР, Т. 293, № 6, 1987. С. 1358-1361.

80. Ashkin A., Dziedzic J.M. Observation of Resonances in the Radiation Pressure on Dielectric Spheres // Phys. Rev. Lett, Vol. 38, No. 23, 1977. pp. 1351-1354.

81. Ashkin A., Dziedzic J.M. Observation of optical resonances of dielectric spheres by light scattering // Appl. Opt, Vol. 20, No. 10, 1981. pp. 1803-1814.

82. Collot L., Lefevre-Seguin V., Brune M., Raimond J.M., Haroche S. Very High-Q Whispering-Gallery Mode Resonances Observed on Fused Silica Microspheres // Europhys. Lett., Vol. 23, No. 5, 1993. pp. 327-334.

83. Zhu H., Suter J.D., White I.M., Fan X. Aptamer Based Microsphere Biosensor for Thrombin Detection // Sensors, No. 6, 2006. pp. 785-795.

84. Lutti J., Langbein W., Borri P. A monolithic optical sensor based on whispering-gallery modes in polysterene microspheres // Appl. Phys. Lett., Vol. 93, 2008. P. 3.

85. Savchenkov A.A., Ilchenko V.S., Matsko A.B., Maleki L. Kilohertz optical resonances in dielectric crystal cavities // Phys. Rev. A, Vol. 70, 2004. P. 4.

86. Yang G., White I.M., Fan X. An opto-fluidic ring resonator biosensor for the detection of organophosphorus pesticides // Sensors and Actuators B, No. 133, 2008. pp. 105-112.

87. White I.M., Oveys H., Fan X. Liquid-core optical ring-resonator sensors // Opt. Lett., Vol. 31, No. 9, 2006. pp. 1319-1321.

88. Zhu H., Dale P.S., Calwell C.W., Fan X. Rapid and Label-Free Detection of Breast Cancer Biomarker CA15-3 in Clinical Human Serum Samples with Optofluidic Ring Resonator Sensors // Anal. Chem., Vol. 81, No. 24, 2009. pp. 9858-9865.

89. Sumetsky M., Windeler R.S., Dulashko Y., Fan X. Optical liquid ring resonator sensor // Opt.Express, Vol. 15, No. 22, 2007. P. 6.

90. Suter J.D., White I.M., Zhu H., Shi H., Caldwell C.W., Fan X. Label-free quantitative DNA detection using the liquid core optical ring resonator // Biosens. Bioelectron., No. 23, 2008. pp. 1003-1009.

91. Gohring J.T., Dale P.S., Fan X. Detection of HER2 breast cancer biomarker using the opto-fluidic ring resonator biosensor // Sens. Actuator B-Chem., No. 146, 2010. pp. 226-230.

92. Zhang X., Liu L., Xu L. Ultralow sensing limit in optofluidic micro-bottle resonator biosensor by self-referenced differential-mode detection scheme // Appl. Phys. Lett., Vol. 104, 2014. P. 4.

93. Henze R., Seifert T., Ward J., Benson O. Tuning whispering gallery modes using internal aerostatic pressure // Opt. Lett., Vol. 36, No. 23, 2011. pp. 4536-4538.

94. Ward J.M., Dhasmana N., Chormaic S.N. Hollow Core, Whispering Gallery Resonator Sensors // The European Physical Journal Special Topics, Vol. 223, No. 10, 2014. pp. 1917-1935.

95. Madugani R., Yang Y., Le V.H., Ward J.M., Chormaic S.N. Linear Laser Tuning Using a Pressure-Sensitive Microbubble Resonator // Photonics Tech. L., Vol. 28, No. 10, 2016. pp. 1134-1137.

96. Boleininger A., Lake T., Sophia Hami S., Vallance C. Whispering Gallery Modes in Standard Optical Fibres for Fibre Profiling Measurements and Sensing of Unlabelled Chemical Species // Sensors, Vol. 10, No. 3, 2010. pp. 1765-1781.

97. Wang P., Murugan G.S., Lee T., Feng X., Semenova Y., Wu Q. et al. Lead silicate glass microsphere resonators with absorption-limited Q // Appl. Phys. Lett., No. 98, 2011. P. 3.

98. Wang P., Lee T., Ding M., Dhar A. et al. Germanium microsphere high-Q resonator // Opt. Lett., Vol. 37, No. 4, 2012. pp. 728-730.

99. Grillet C., Bian S.N., Magi E.C., Eggleton B.J. Fiber taper coupling to chalcogenide microsphere modes // Appl. Phys. Lett., No. 92, 2008. P. 3.

100. Svitelskiy O., Li Y., Darafsheh A., Sumetsky M., Carnegie D., Rafailov E., Astratov V.N. Fiber coupling to BaTiO3 glass microspheres // Opt. Lett., Vol. 36, No. 15, 2011. pp. 2862-2864.

101. Krioukov E., Klunder D.J.W, Driessen A., Greve J., Otto C. Sensor based on an integrated optical microcavity // Opt. Lett., Vol. 27, No. 7, 2002. pp. 512-514.

102. Girault P., Lorrain N., Lemaitre J., Poffo L. et al. Racetrack micro-resonators based on ridge waveguides made of porous // Opt. Mater., No. 50, 2015. pp. 167-174.

103. Guider R., Gandolfi D., Chalyan T., Pasquardini L. et al. Design and Optimization of SiON Ring Resonator-Based Biosensors for Aflatoxin M1 Detection // Sensors, Vol. 15, 2015. pp. 17300-17312.

104. Cohen D.A. Lithium niobate microphotonic modulators. PhD dissertation. Faculty of the graduate school University of southern california. 2001. 160 pp.

105. Matsko A.B., Savchenkov A.A., Strekalov D., Ilchenko V.S., Maleki L. Review of Applications of Whispering-Gallery Mode Resonators in Photonics and Nonlinear Optics // IPN Progress Report, Vol. 42-162, 2005. P. 51.

106. Cohen D.A., Levi A.F.J. Microphotonic Components for mm - Wave Receiver // Solid-state electronics, Vol. 45, 2001. pp. 495-505.

107. Armani D.K., Kippenberg T.J., Spillane S.M., Vahala J. Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip // Nature, Vol. 421, 2003. pp. 925-928.

108. Kippenberg T., Kalkman J., Polman A., Vahala K. Demonstration of an erbium doped microdisk laser on a silicon chip // Phys. Rev., Vol. 74, 2006. P. 13.

109. Ruan Y., Boyd K., Ji H., Francois A., Ebendorff-Heidepriem H., Munch J., Monro T.M. Tellurite microspheres for nanoparticle sensing and novel light sources // Opt. Express, Vol. 22, No. 10, 2014. P. 12.

110. Richtmyer R.D. Dielectric Resonators // J. Appl. Phys., Vol. 10, 1939. pp. 391-398.

111. Hee L. Whispering Gallery Mode Microresonators for Lasing and Single Nanoparticle Detection. PhD dissertation. Washington University in St. Louis. 2012. 145 pp.

112. Городецкий М.Л. Оптические микрорезонаторы с гигантской добротностью. М.: Физматлит, 2011. 416 с.

113. Савченков А.А. Оптические высокодобротные мини и микрорезонаторы в прецизионных измерениях. диссертация канд./ф-м. наук.. МГУ, Москва. 2000. 108 с.

114. Gorodetsky M.L., Ilchenko V.S., Savchenkov A.A. Ultimate Q of optical microsphere resonators // Opt. Lett., Vol. 21, No. 7, 1996. pp. 453-455.

115. Matsko A.B., Ilchenko V.S. Optical resonators with whispering gallery modes I: Basics // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., Vol. 12, No. 1, 2006. pp. 3-14.

116. Agha I.H., Sharping J.E., Foster M.A., Gaeta A.L. Optimal sizes of silica microspheres for linear and nonlinear optical interactions // Appl. Phys. B, Vol. 83, 2006. pp. 303-309.

117. Srinivasan K., Borselli M., Painter O. Cavity Q, mode volume, and lasing threshold in small diameter AlGaAs microdisks with embedded quantum dots // Opt. Express, No. 14, 2006. pp. 1094-1105.

118. Lidorikis E., Sigalas M.M., Economou E.N., Soukoulis C.M. Tight-Binding Parameterization for Photonic Band Gap Materials // Phys. Rev. Lett, Vol. 81, 1998. P. 7.

119. Демченко Ю.А. Моды шепчущей галереи в неидеальных оптических микрорезонаторах. Методы аппроксимации: диссертация канд./ф-м. наук. МГУ, Москва, 2017. 115 с.

120. Gorodetsky M.L., Ilchenko V.S. Optical microsphere resonators: optimal coupling to high-Q whispering-gallery modes // J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 16, No. 1, 1999. pp. 147-154.

121. Zhu J., Ozdemir S.K., He L., Chen D.-R.,Yang L. Single virus and nanoparticle size spectrometry by whispering-gallery-mode microcavities // Opt. Express, No. 19, 2011. pp. 16195-16206.

122. Kim W., Özdemir S.K., Zhu J., Hee L., Yang L. Demonstration of mode splitting in an optical microcavity in aqueous environment // A. Phys. Lett., No. 97, 2010. P. 3.

123. Mie G. Beitrage zur Optik truber Medien, speziell kolloidaler Metallosungen // Ann. Phys., Vol. 25, 1908. pp. 377-445.

124. Horvath H. Gustav Mie and the scattering and absorption of light by particles: Historic developments and basics // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, Vol. 110, 2009. pp. 787-799.

125. van de Hulst H.C.. Light Scattering by Small Particles. N.Y. 1957. 496 pp.

126. Mazzei A., Gotzinger S., Menezes L.S., Zumofen G. et al. Controlled coupling of counterpropagating whispering-gallery modes by a single Rayleigh scatterer: a classical problem in a quantum optical light // Phys. Rev. Lett, Vol. 99, 2007. P. 5.

127. Wiersig J. Structure of whispering-gallery modes in optical microdisks perturbed by nanoparticles // Phys. Rev. A, Vol. 84, 2011. P. 9.

128. Yi X., Xiao Y.-F., Liu Y.-C., Li B.-B. et al. Multiple-Rayleigh-scatterer-induced mode splitting in a high-Q whispering-gallery-mode microresonator // Phys. Rev. A, Vol. 83, 2011. P. 8.

129. Dantham V.R., Holler S., Kolchenko V., Wan Z., Arnold S. Taking whispering gallery-mode single virus detection and sizing to the limit // Appl. Phys. Lett., Vol. 101, 2012. P. 4.

130. Ilchenko V.S., Maleki L. Novel whispering-gallery resonators for lasers, modulators, and sensors // Proc. SPIE, Vol. 4270, 2001. pp. 120-130.

131. Moores A., Goettmann F. The plasmon band in noble metal nanoparticles: an introduction to theory and applications // New J. Chem, Vol. 30, No. 8, 2006. pp. 1121-1132.

132. Kamat P.V. Photophysical, Photochemical and Photocatalytic Aspects of Metal Nanoparticles // J. Phys. Chem. B, Vol. 106, No. 32, 2002. pp. 7729-7744.

133. Иванов И.Б., Платиканов Д.Н. Коллоиды. Л.: Химия, 1975. 152 с.

134. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. 2-е изд. М.: Химия, 1975. 512 с.

135. Langmuir I. The Adsorption оf Gases оп Plane Surfaces оf Glass, Mica And Platinum // Am. Chem. Soc., Vol. 40, 1918. pp. 1361-1403.

136. Wilson K.A., Finch C.A., Anderson P., Vollmer F., Hickman J.J. Whispering gallery mode biosensor quantification of fibronectin adsorption kinetics onto alkylsilane monolayers and interpretation of resultant cellular response // Biomaterials, No. 33, 2012. pp. 225-236.

137. Schaaf P., Talbot J. Surface exclusion effects in adsorption processes // J. Chem. Phys., Vol. 91, No. 7, 1989. pp. 4401-4409.

138. Armani A.M., Kulkarni R.P., Fraser S.E., Flagan R.C., Vahala K.J. Label-Free, Single-Molecule Detection with Optical Microcavities // Science, Vol. 317, 2007. pp. 783-787.

139. Arnold S., Keng D., Shopova S.I., Holler S., Zurawsky W., Vollmer F. Whispering gallery mode carousel - a photonic mechanism for enhanced nanoparticle detection in biosensing // Opt. Express, Vol. 17, No. 8, 2009. P. 9.

140. Gorodetsky M.L., Ilchenko V.S. High-Q Optical Whispering-Gallery Microresonators - Precession Approach for Spherical Mode Analysis and Emission Patterns with Prism Couplers // Optics Communications, No. 113, 1994. pp. 133-143.

141. Kern W. The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology // J. Electrochem. Soc., Vol. 137, No. 6, 1990. pp. 1887-1892.

142. Vassiliev V.V., Zibrov S.A., Velichansky V.L. Compact extended-cavity diode laser for atomic spectroscopy and metrology // Rev. Sci. Instrum., Vol. 77, 2006. P. 4.

143. Cosci A., Berneschi S., Giannetti A., Farnesi D., Cosi F., Baldini F. et al. Resonance Frequency of Optical Microbubble Resonators: Direct Measurements and Mitigation of Fluctuations // Sensors, Vol. 16, No. 1405, 2016. P. 10.

144. Aveline D.C., Baumgartel L.M., Lin G., Nan Yu. Whispering gallery mode resonators augmented with engraved diffraction gratings // Opt. Lett., Vol. 38, No. 3, 2013. pp. 284-286.

145. Dubreuil N., Knight J.C., Leventhal D.K., Sandoghdar V., Hare J., Lefevre V. Eroded monomode optical fiber for whispering-gallery mode excitation in fused-silica microspheres // Opt. Lett., Vol. 20, No. 8, 1995. pp. 813-815.

146. Lin H.-B., Eversole J. D., Campillo A.J. Excitation localization principle for spherical microcavities // Opt. Lett., Vol. 23, No. 24, 1998. pp. 1921-1923.

147. Barton J.P. Effects of surface perturbations on the quality and the focused-beam excitation of microsphere resonance // J. Opt. Soc. Am., Vol. 16, No. 8, 1999. pp. 1974-1980.

148. Ilchenko V.S., Yao X.S., Maleki L. Pigtailing the high-Q microsphere cavity: a simple fiber coupler for optical whispering-gallery modes // Opt. Lett., Vol. 24, No. 11, 1999. pp. 723-725.

149. Knight J.C., Cheung G., Jacques F., Birks T.A. Phase-matched excitation of whispering-gallery-mode resonances by a fiber taper // Opt. Lett., Vol. 22, No. 15, 1997. pp. 1129-1131.

150. Spillane S.M., Kippenberg T.J., Painter O.J., Vahala K.J. Ideality in a Fiber-Taper-Coupled Microresonator System for Application to Cavity Quantum Electrodynamics // Phys. Rev. Lett., Vol. 91, No. 4, 2003. P. 4.

151. Chin M.K., Ho S.T. Design and Modeling of Waveguide-Coupled Single-Mode Microring Resonators // Journal of Lightwave Technology, Vol. 16, No. 8, 1998. pp. 1433-1446.

152. Foreman M.R., Jin W.-L., Vollmer F. Optimizing detection limits in whispering gallery mode biosensing // Opt. Express, Vol. 22, No. 5, 2014. P. 21.

153. Braginsky V.B., Gorodetsky M.L., Ilchenko V.S. Quality-factor and nonlinear properties of optical whispering-gallery modes // Phys. Lett. A, Vol. 137, 1989. pp. 393-397.

154. Carmon T., Yang L., Vahala K.J. Dynamical thermal behavior and thermal self-stability of microcavities // Opt. Express, Vol. 12, No. 20, 2004. pp. 4742-4750.

155. Самойленко А.А., Левин Г.Г., Лясковский В.Л., Миньков К.Н., Иванов А.Д., Биленко И.А. Применение оптических микрорезонаторов с модами типа "Шепчущей галереи" для обнаружения наночастиц серебра в водной среде // Оптика и спектроскопия, Т. 122, № 6, 2017. С. 1037-1039.

156. Ружицкая Д.Д., Самойленко А.А., Иванов А.Д., Миньков К.Н. Анализ спектров пропускания оптических микрорезонаторов методом уширения моды // Автометрия, Т. 54, № 1, 2018. С. 71-79.

157. Leopold N., Lendl B. A New Method for Fast Preparation of Highly Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) Active Silver Colloids at Room Temperature by Reduction of Silver Nitrate with Hydroxylamine Hydrochloride // J. Phys. Chem. B, Vol. 107, No. 24, 2003. pp. 5723-5727.

158. Paramelle D., Sadovoy A., Gorelik S., Free P. et al. Rapid method to estimate the concentration of citrate capped silver nanoparticles from UV-visible light spectra // Electronic Supplementary Material (ESI) for Analyst, 2014. P. 24.

159. Эрдеи-Груз Т. Явления переноса в водных растворах. М.: Мир, 1976. 595 с.

160. Пат. 2645040 Российская Федерация Установка для вытяжения оптоволокна / Левин Г.Г., Самойленко А.А., Миньков К.Н., Иванов А.Д. - №2017112526 заявл. 12.04.2017; опубл. 15.02.2018, Бюл. № 5 - 2 с.

161. Иванов А.Д., Миньков К.Н., Самойленко А.А. Методика получения субдлинноволнового оптического волокна // Оптический журнал, Т. 84, № 7, 2017. С. 86-90.

162. ГОСТ Р 8.775-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Дисперсный состав газовых сред. Определение размеров наночастиц по методу дифференциальной электрической подвижности аэрозольных частиц. М.: Стандартинформ, 2012. 19 с.

163. Миньков К.Н., Иванов А.Д., Самойленко А.А., Ружицкая Д.Д., Левин Г.Г., Ефимов А.А. Измерение малых концентраций наночастиц в аэрозолях при помощи оптических диэлектрических микрорезонаторов на примере наночастиц TiO2 // Российские нанотехнологии. 2018. Т. 13. № 1-2. С. 41-47.

164. Севрюкова Е.А. Исследование закономерностей изменчивости аэрозоля под действием температуры и влажности в чистых помещениях микроэлектроники. автореферат диссертаци канд./т. наук. МИЭТ, Москва. 2011.

165. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. The finite element method. 5th ed. Volume 1 "The Basis", 2000. P. 708.

166. Oxborrow M. Traceable 2-D Finite-Element Simulation of the Whispering-Gallery Modes of Axisymmetric Electromagnetic Resonators // IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Vol. 55, No. 6, 2007. pp. 1209-1218.

167. Li S. COMSOL conference // Simulations of rolled-up optical microcavities using COMSOL. Shanghai. 2016. P. 15.

168. Cho H.K., Han J. Numerical Study of Opto-Fluidic Ring Resonators for Biosensor Applications // Sensors, Vol. 12, 2012. pp. 14144-14157.

169. ГОСТ 15130-86 Стекло кварцевое оптическое. Технические условия. М.: ИПК Издательство стандартов, 1986. 31 с.

170. Разработка высокочувствительных сенсоров на основе оптических дисковых микрорезонаторов для определения малых концентраций наночастиц. Этап №1: "Аналитический обзор современной научно-технической литературы. Разработка методики изготовления микрорезонаторов" (промежуточный): Отчет о ПНИ, ФГУП ВНИИОФИ, Москва, 2014, 460 с.

171. Трикшев А.И., Курков А.С., Цветков В.Б., Пырков Ю.Н., Парамонов В.Н. Измерение ширины линии излучения одночастотного полупроводникового лазера с использованием кольцевого волоконного интерферометра // Квантовая электроника, Т. 41, № 7, 2011. С. 656-658.

172. МИ 2083-90 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения косвенные. Определение результатов измерений и оценивание их погрешности. М.: Стандартинформ, 1991. 11 с.

173. Bonsch G., Potulski E. Measurement of the refractive index of air and comparison with modified Edlen's formulae // Metrologia, Vol. 35, No. 2, 1998. pp. 133-139.

174. Wagner W., PruB A. The IAPWS Formulation 1995 for the Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Scientific Use // J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol. 31, No. 2, 2002. pp. 387-535.

175. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. 2-е издание-е изд. Л.: Энергоатомиздат, 1991. 304 с.

176. ГОСТ 8.009-84 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. М.: Стандартинформ, 2006. 27 с.