Дисертація присвячена підвищенню метрологічних характеристик оптичного сенсора на основі явища поверхневого плазмонного резонансу (ППР) при використанні комплексного підходу, що включає вдосконалення конструкції сенсора та методу визначення резонансного кута. Доповнено наукові дані щодо важливості врахування впливу шорсткості поверхні металевої плівки та додаткового діелектричного шару на вимірювання резонансного кута ППР-сенсорами та визначено функції перетворення для таких сенсорів. Розроблено алгоритм розрахунку невизначеності вимірювання резонансного кута. Набула подальшого розвитку фізико-математична модель сенсора, яка містить додатковий діелектричний верхній шар з врахуванням шорсткості перехідних шарів в нанометровому діапазоні. Проаналізовано існуючі методи визначення резонансного кута та визначено їх недоліки та переваги. Особлива увага приділена методу середньої лінії та найпоширенішими методами апроксимації поліномами 2-го, 3-го степенів. Удосконалено метод визначення резонансного кута, який на відміну від відомих, враховує вплив зміни інтенсивності в мінімумі характеристики відбиття сенсора на основі поверхневого плазмонного резонансу. За результатами моделювання для чутливого елемента з додатковим діелектричним шаром було встановлено, що абсолютна похибка вимірювання резонансного кута для вдосконаленого методу була у 9 разів менша, ніж для методу середньої лінії, який в свою чергу дозволяє зменшити абсолютну похибку щонайменше в 2,5 рази у порівнянні з методами апроксимації поліномом. Розроблений метод визначення резонансного кута полягає в визначенні цього кута як точки перетину осі кутів падіння світла та лінії, що проходить через середини відрізків між еквірівневими точками на схилах характеристики відбиття, та зміщення цієї характеристики на величину значення інтенсивності в її мінімумі, що дало можливість зменшити похибку вимірювання резонансного кута щонайменше у 5,5 рази. Вперше встановлено вплив зміни в нанометровому діапазоні шорсткості скляних підкладинок сенсора при електронно-променевій обробці їх поверхні на зміну чутливості внаслідок збільшення крутизни схилів резонансної характеристики відбиття, що дозволило підвищити чутливість по інтенсивності в 1,5 рази. Внаслідок електронно-променевої обробки скляних підкладинок чутливих елементів ППР-сенсорів, які пройшли попередньо механічну обробку, було зменшено шорсткість поверхні металевого шару в 3 рази з 4,67 нм до 1,64 нм, що зменшило півширину характеристики відбиття майже в 2 рази з 0,453 град. до 0,867 град., і як наслідок зменшило абсолютну похибку визначення резонансного кута в 3 рази з 1,8 кут.сек. до 0,58 кут.сек. вдосконаленим методом. При цьому характеристика відбиття зсунулась у сторону менших кутів на 0,34 градуси, що розширило діапазон вимірювання ППР-сенсора. Набуло подальшого розвитку дослідження впливу на чутливість сенсора товщини та топології додаткового діелектричного верхнього шару, що дозволило встановити залежність між площею поверхні взаємодії з досліджуваним середовищем та чутливістю сенсора та обрати оптимальну товщину шару. Було проведено експериментальне дослідження вдосконаленого сенсора з шаром політетрафторетилену різної товщини від 5 до 50 нм при взаємодії з насиченими парами розчинників: метанолу, етанолу, ацетону та ізопропанолу. За результатами експерименту було встановлено, що максимальне збільшення чутливості у 2,8 рази забезпечила товщина політетрафторетилену 30 нм. Аналіз поверхні такого сенсора за допомогою атомно-силової мікроскопії дозволив встановити, що причиною зростання чутливості стало збільшення площі поверхні взаємодії з досліджуваним середовищем. Результати досліджень, проведених в роботі, є перспективними для застосування у промисловості, в науковій діяльностях та в навчальному процесі. Розглянуто практичне застосування вдосконаленого високочутливого ППР-сенсора з додатковим шаром політетрафторетилену у газовій сенсориці. Вдосконалений метод визначення резонансного кута дозволяє зменшити похибку вимірювання при дослідженні біологічних взаємодій, оскільки цей метод менш чутливий до змін коефіцієнта поглинання світла чи адсорбції тонких поглинаючих шарів.
