專利名稱：：表面等離子體共振和石英晶體微天平傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體涉及一種用于檢測(cè)生物、生物化學(xué)或化學(xué)樣品的傳感器。更具體地，本發(fā)明涉及一種能夠采用表面等離子體共振和微重檢測(cè)技術(shù)而檢測(cè)生物、生物化學(xué)或化學(xué)樣品的傳感器。
背景技術(shù)：
：作為適于原位、無標(biāo)記檢測(cè)和分析結(jié)合反應(yīng)的方法，表面等離子體共振(SPR)和微重檢測(cè)技術(shù)例如石英晶體微天平(QCM)是已知的。采用SPR或QCM的傳感器已經(jīng)用于分析生物、生物化學(xué)和化學(xué)樣品。QCM設(shè)備包括兩個(gè)平板金屬電極位于晶片兩個(gè)表面上的石英晶體的晶片。在其中一個(gè)電極的表面上吸收待分析樣品。通過逆壓電效應(yīng)引起的交流電場(chǎng)將石英晶體中的變化激發(fā)為機(jī)械共振。共振頻率取決于表面電極上所吸收材料的質(zhì)量。例如，共振頻率隨著質(zhì)量增加降低，隨著質(zhì)量減少提高。使用分析方程使頻率變化與所吸收質(zhì)量相關(guān)?？蓹z測(cè)大約lng/cm2階的質(zhì)量沉積。SPR是檢測(cè)薄金屬膜表面上化學(xué)變化的已知方法。SPR檢測(cè)由所述金屬表面上分子吸收所引起的光學(xué)厚度(即折射率)的變化。在SPR中，傳感器表面上存在倏逝波(指數(shù)衰減波)。在已知的Kretchmann幾何結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在高折射率物質(zhì)與低折射率物質(zhì)界面(即棱鏡的玻璃-空氣界面)上發(fā)生入射光全內(nèi)反射時(shí)，生成倏逝波。當(dāng)在所述表面上放置金屬(例如金或銀)薄膜時(shí)，在某些條件下發(fā)生SPR。當(dāng)入射光為單色時(shí)，金屬的自由電子將會(huì)振蕩(即激發(fā)表面等離子體)，并吸收與入射光某角度相應(yīng)的能量。此角稱為SPR角。通過測(cè)量反射光的強(qiáng)度檢測(cè)SPR信號(hào)。在SPR角，當(dāng)表面等離子體吸收能量時(shí)，檢測(cè)到強(qiáng)度的急劇減小或者"下降"。SPR角的位置取決于檢測(cè)表面的折射率，其在分子結(jié)合到此表面上時(shí)發(fā)生變化。因此，SPR角根據(jù)結(jié)合到此表面上的分子量而變化。SPR的檢測(cè)極限大約為lng/cm2。SPR和QCM技術(shù)有各自獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)、弱點(diǎn)，并且存在數(shù)據(jù)收集和分析中固有的假設(shè)。因此，每種技術(shù)對(duì)薄膜樣品的不同屬性靈敏。已知利用SPR和QCM技術(shù)的分析儀器。德國(guó)專利DE10024366公開了一種使用光柵耦合器組合SPR和QCM的分析儀器。采用光柵耦合器需要入射光束通過樣品溶液以進(jìn)行SPR，同時(shí)要求流槽和樣品光學(xué)透明。其缺陷在于會(huì)產(chǎn)生低信噪比的結(jié)果。而且和棱鏡耦合器SPR傳感器相比SPR測(cè)量靈敏度低。有必要提供一種傳感器和分析技術(shù)，其克服或者至少改進(jìn)一個(gè)或多個(gè)上述缺點(diǎn)。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于能夠進(jìn)行表面等離子體共振和重量檢測(cè)傳感器的組件，此組件包括透明壓電基底，具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面；第一薄膜金屬電極，設(shè)置于基底第一表面上；第二薄膜金屬電極，設(shè)置于基底第二表面上，從而光束可傳播通過所述基底的第二表面并從第一薄膜金屬電極反射；以及衰減全反射(ATR)耦合器，與第二薄膜金屬電極相鄰。在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于能夠進(jìn)行表面等離子體共振和重量檢測(cè)傳感器的組件，此組件包括透明壓電基底，具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面；第一薄膜金屬電極，設(shè)置于基底第一表面上；第二薄膜金屬電極，設(shè)置于基底第二表面上；衰減全反射(ATR)耦合器，與第二薄膜金屬電極相鄰；以及光耦合介質(zhì)，置于ATR耦合器和第二薄膜金屬電極之間以基本上匹配ATR耦合器和所述基底的折射率。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種傳感器，包括透明壓電基底，具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面；設(shè)置于基底第一表面以在其上設(shè)置樣品的第一薄膜金屬電極，設(shè)置于基底第二表面上的第二薄膜金屬電極，第一和第二薄膜金屬電極可耦合至振蕩電路以在一個(gè)或多個(gè)選定頻率下振蕩電場(chǎng)從而造成基底共振；以及衰減全反射(ATR)耦合器，與第二薄膜金屬電極相鄰，并且可以多個(gè)入射角光學(xué)耦合從光束源到第一薄膜金屬電極的光束，以在激發(fā)時(shí)產(chǎn)生表面等離子體共振(SPR)。一個(gè)實(shí)施例中，傳感器還包括光耦合介質(zhì)，置于ATR耦合器和第二薄膜金屬電極之間以基本上匹配ATR耦合器和所述基底的折射率。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種采用傳感器的表面等離子體共振(SPR)和重量檢測(cè)方法，所述傳感器包括具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面的透明壓電基底；設(shè)置于基底第一表面上的第一薄膜金屬電極，和設(shè)置于基底第二表面上的第二薄膜金屬電極；以及與第二薄膜金屬電極相鄰的衰減全反射(ATR)耦合器，所述方法包括在第一薄膜金屬電極上提供樣品；通過第一和第二薄膜金屬電極在一個(gè)或多個(gè)選定頻率下振蕩電場(chǎng)從而造成所述基底共振；和以多個(gè)入射角反射從第一薄膜金屬電極發(fā)出的光束以產(chǎn)生表面等離子體共振(SPR)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括下面的步驟將光耦合介質(zhì)置于ATR耦合器和第二薄膜金屬電極之間以基本上匹配ATR耦合器和所述基底的折射率。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種制造用于可進(jìn)行表面等離子體共振(SPR)和重量檢測(cè)的傳感器的組件的方法，所述方法包括在透明壓電基底第一表面上沉積第一薄膜金屬電極；在基底的與第一表面相對(duì)的第二表面上沉積第二薄膜金屬電極，從而光束可傳播通過基底的第二表面并從第一薄膜金屬電才及反射；以及連接與第二薄膜金屬電極相鄰的衰減全反射(ATR)耦合器。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括下面的步驟密封ATR耦合器和第二薄膜金屬電極之間的光耦合介質(zhì)以基本上匹配ATR耦合器和所述基底的折射率。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種可對(duì)生物、生物化學(xué)或者化學(xué)樣品進(jìn)行表面等離子體共振(SPR)和重量^r測(cè)的傳感器系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括外殼，具有將樣品設(shè)置其中的腔室；透明壓電基底，具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面；第一薄膜金屬電極，設(shè)置于石英基底第一表面上并與所述腔室液體相通；第二薄膜金屬電極，設(shè)置于石英基底第二表面上；振蕩電路，耦合至第一和第二薄膜金屬電極以在一個(gè)或多個(gè)選定頻率下振蕩電場(chǎng)從而造成基底在共振頻率下共振；共振頻率檢測(cè)器，用于檢測(cè)共振頻率以檢測(cè)重量分析信號(hào)；光束源，用于以多個(gè)入射角產(chǎn)生光束；衰減全反射(ATR)耦合器，與第二薄膜金屬電極相鄰以光學(xué)耦合至所述光束源，從而在產(chǎn)生表面等離子體共振(SPR)的入射角從第一薄膜金屬電極反射內(nèi)反射光束；以及檢測(cè)器，用于接收內(nèi)反射光束和檢測(cè)SPR特征，這些特征取決于樣品和第一薄膜金屬電極之間的反應(yīng)。一個(gè)實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)包括光耦合介質(zhì)，置于ATR耦合器和第二薄膜金屬電極之間以基本上匹配ATR耦合器和所述基底的折射率。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種采用傳感器進(jìn)行樣品液體表面等離子體共振(SPR)和重量檢測(cè)的方法，所述傳感器包括具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面的透明壓電基底；設(shè)置于基底第一表面上的第一薄膜金屬電極；和設(shè)置于基底第二表面上的第二薄膜金屬電極；以及與第二薄膜金屬電極相鄰的衰減全反射(ATR)耦合器，所述方法包括下面的步驟(a)在第一薄膜金屬電極上提供樣品液體；(b)傳播光束通過所述ATR耦合器以反射第一薄膜金屬電極發(fā)出的光；(c)檢測(cè)反射光的強(qiáng)度以檢測(cè)SPR;(d)施加跨過第一和第二薄膜金屬電極的電場(chǎng)；以及(e)檢測(cè)電場(chǎng)的共振頻率。實(shí)施例公開所述透明壓電基底可包括從下面物質(zhì)選取的材料石英、鉭酸鋰和鈮酸鋰?？蓪⑷魏慰膳c特定波長(zhǎng)的光發(fā)生共振以產(chǎn)生SPR的金屬用作薄膜金屬電極。所述薄膜金屬電極材料可從下面物質(zhì)組成的組選取鋁；鉻；鈷；銅；金、銦、鉬；鎳；鈀；粕；銀；錫；鈦；鴒和鋅。光耦合介質(zhì)可以是折射率處于下面數(shù)值組范圍內(nèi)的任何透明液體1.50多j1.60、1.51多』1.59、1.52至U1.58、1.52至'J1.57、1.52多J1.56、1.52到1.55、1.53到1.55。在基底是石英的實(shí)施例中，所述光耦合介質(zhì)在632.8nm的波長(zhǎng)下折射率大約為1.54。在基底和ATR耦合器之間可有一個(gè)腔，其可以以折射率匹配介質(zhì)填充并密封?；着cATR耦合器之間的距離可以處在下面數(shù)值組的范圍內(nèi)0.5mm到2.5mm;0.75mm到2.25mm;和lmm到2mm。光耦合^h質(zhì)的密度相對(duì)于水較低，并且處于下面數(shù)值組的范圍內(nèi)1.05到1.3;1.1到1.25;和1.1到1.2。光耦合介質(zhì)可以是水介質(zhì)或非水介質(zhì)。一個(gè)實(shí)施例中，光耦合介質(zhì)是碳原子數(shù)處于下面數(shù)值組范圍的碳?xì)寤衔?到25;2到20;3到18;4到15;5到12;和5到10。光耦合介質(zhì)可從下面物質(zhì)組成的組選取苯乙烯、甲苯、苯曱醇、和丁苯、四氫化萘、乙酰苯、氰苯、二溴曱烷、芐胺、3-吡啶曱醇、2-曱基苯甲胺、苯基環(huán)氧乙烷。光耦合介質(zhì)對(duì)水的相對(duì)密度可處于下面的數(shù)值組范圍內(nèi)1.05到1.3;1.1到1.25;和1.1到1.2。一個(gè)實(shí)施例中，第二薄膜金屬電極可配置至少一個(gè)用于使光束從其中穿過的開口。第二薄膜金屬電極可配置多個(gè)開口。所述開口足夠大以使多條光束從其中通過并由所述物質(zhì)和第一薄膜金屬電極之間的界面反射。重量檢測(cè)可從下面的組選取石英晶體微天平檢測(cè)；表面聲波4企測(cè)；體聲波檢測(cè)。一個(gè)實(shí)施例中，提供一種ATR耦合器，其可以是下面形狀的棱鏡基本上半球形、基本上矩形、基本上正方形、和基本上圓柱形。最佳方式下面將參照附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的非限制性實(shí)例，包括最佳方式和比較實(shí)例，其中圖1A是可進(jìn)行組合同步(simultaneous)QCM和SPR的傳感器芯片的橫截面圖；圖1B是圖1A傳感器芯片的平面圖；圖1C是圖1A傳感器芯片的底視圖；圖2是用于SPR的Kretschmann結(jié)構(gòu)ATR光學(xué)耦合設(shè)置的示意圖；圖3是利用圖1傳感器芯片執(zhí)行QCM和SPR分析法的傳感器裝置的圖4A-D分別是四種不同ATR光學(xué)耦合SPR結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖5A是可進(jìn)行組合同步QCM和SPR的傳感器芯片另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖5B是圖5A傳感器芯片的平面圖；圖5C是采用圖5A設(shè)置的傳感器芯片的Kretschmann結(jié)構(gòu)ATR光學(xué)耦合設(shè)置另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖6A是采用圖5A傳感器芯片設(shè)置的一次性Kretschmann結(jié)構(gòu)ATR光學(xué)耦合設(shè)置另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖6B是圖6A的傳感器芯片和Kretschmann結(jié)構(gòu)ATR光學(xué)耦合設(shè)置的平面圖；圖7是利用圖1傳感器芯片執(zhí)行QCM和SPR分析法的傳感器裝置另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖8是執(zhí)行QCM和SPR分析多i^測(cè)量的傳感器裝置另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖9A是公開石英基底上金屬電極陣列的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖9B是石英基底頂面上金屬電極陣列平面圖；圖9C是其中提供多個(gè)開口的金屬電極陣列的底視圖，金屬電極設(shè)置在石英基底的底面上；圖IOA示出采用曱苯進(jìn)行折射率匹配從圖l的傳感器芯片獲得的角形掃描曲線；圖10b示出分別采用甲苯、苯乙烯和苯甲醇進(jìn)行折射率匹配從圖1的傳感器芯片獲得的三個(gè)角形掃描曲線；圖10c示出由AutolabSPR儀檢測(cè)的SPR穩(wěn)定度；圖11A示出處在石英晶體較低的面暴露在空氣中的方位的同步頻率和運(yùn)動(dòng)阻力響應(yīng)曲線；圖11B是示出處在石英晶體較低的面暴露在曱苯中的方位的同步頻率和運(yùn)動(dòng)阻力響應(yīng)曲線；圖12是示出上電極PBS緩沖M出的激發(fā)QCMs對(duì)BSA吸收的頻率響應(yīng)的曲線；圖13是示出QCMs上徑向依賴質(zhì)量靈敏度的曲線；圖14是示出P/P和P/R電極QCMs對(duì)BSA吸收反應(yīng)的頻率響應(yīng)的曲線；圖15是示出圖3傳感器裝置的同步SPR和QCM信號(hào)頻率響應(yīng)的曲線。所公開實(shí)施例詳述圖1A、1B和1C公開了總體上以箭頭30表示可用于傳感器系統(tǒng)的傳感器芯片設(shè)置，此傳感器系統(tǒng)可利用組合SPR和石英晶體微天平(QCM)重量4企測(cè)。傳感器芯片30包括石英基底1形式的透明壓電基底。電極2形式的第一薄膜金屬電極處于基底1的頂側(cè)。電極3形式的第二薄膜金屬電極處于基底1的相對(duì)側(cè)。如下文進(jìn)一步所述，電極3設(shè)置開口32以使激光照射到基底1上。如圖1所示，電極3連接到纏繞石英基底1右沿的金屬板4?；?上提供間隙2A以使樣品在使用中與基底1接觸。金屬板4使電極3從一側(cè)電連接。電極(2，3)和石英基底1使得可進(jìn)行QCM檢測(cè)。如圖1C所示，在電極3中心的開口32(或"窗口")可通過下面方法進(jìn)行SPR分析，即允許入射光束經(jīng)過石英基底1，從而光束在特定的入射角經(jīng)歷全內(nèi)反射，以激發(fā)檢測(cè)電極2表面上的表面等離子體共振(SPR)。應(yīng)當(dāng)理解，開口32使得光可直接穿過基底1。圖2示出了用于SPR分析的衰減全反射(ATR)棱鏡耦合器。圖2的設(shè)置稱作"Kretschmann設(shè)置"，并包括棱鏡18,在棱鏡底部安裝由折射率和棱鏡18相同的材料制成的檢測(cè)盤16。檢測(cè)盤和棱鏡18之間的氣隙充滿一些進(jìn)行光耦合的折射率匹配液體17。石英基底1和棱鏡18之間的折射率匹配液體17用于提高SPR激發(fā)時(shí)產(chǎn)生的SPR信號(hào)品質(zhì)，特別通過減少所生成的與由折射影響所引起的SPR信號(hào)相關(guān)的噪聲。特別地，石英基底1和棱鏡18之間距離從5nm增加到15nm以產(chǎn)生氣隙，這會(huì)大大提高SPR信號(hào)的振蕩并因此提高信號(hào)品質(zhì)。檢測(cè)盤的上表面涂覆薄膜金屬層19(例如金)。該層19提供其中在使用時(shí)激發(fā)表面等離子體的導(dǎo)電表面層。圖3是進(jìn)行SPR和QCM檢測(cè)的傳感器系統(tǒng)36的橫截面圖。在該實(shí)施例中，同步進(jìn)行SPR和QCM檢測(cè)。圖1的傳感器芯片30示出為夾在衰減全反射(ATR)耦合器和樣品容納槽之間，此耦合器呈Kretschmannn結(jié)構(gòu)中棱鏡11的形式，此樣品容納槽呈包括容納樣品8的腔的槽5的形式。槽5暴露給電極2。此槽還包括分別接收和輸出樣品的的樣品入口導(dǎo)管8a和樣品出口導(dǎo)管8b。在此公開的實(shí)施例中，樣品是液體分析物樣品8。但是，在其它實(shí)施例中，樣品呈氣體形式。O-環(huán)(7，9)將傳感器芯片30夾在棱鏡11和槽5之間。在棱鏡11和電極3之間設(shè)置一個(gè)腔，其充滿呈折射率匹配介質(zhì)10形式的光耦合介質(zhì)。光從激光器14形式的光源中引向棱鏡組件。在該實(shí)施例中，激光器14的輸出波長(zhǎng)處于500nm到900nm的范圍。入射束15經(jīng)過折射率匹配液體10和石英基底1，并在石英基底1和電極3的界面上折射。反射束12經(jīng)棱鏡11返回到檢測(cè)器13。在某些條件下，光在石英基底1和電極3的界面上經(jīng)歷全內(nèi)反射，引起SPR。因此，可在分析物溶液8暴露在檢測(cè)電極3的同時(shí)監(jiān)控分析物溶液8的吸收。傳感器系統(tǒng)36還包括用來進(jìn)行QCM分析的振蕩電路6和頻率計(jì)數(shù)器7。從電路6到石英基底1上的電極(2,3)施加AC電源(未表示)形式的電場(chǎng)，以激發(fā)剪切模式振蕩。這造成吸收分析物溶液8從而可獲得QCM信號(hào)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可同步或者異步獲得SPR信號(hào)和QCM信號(hào)。圖4A-D描述了四種不同的光學(xué)耦合至傳感器芯片30的ATR耦合基SPR結(jié)構(gòu)。在圖4(a)中，示出了采用ATR耦合基SPR技術(shù)的SPR和QCM組合。該結(jié)構(gòu)利用扇形(例如半圓柱透鏡)透明塊20棱鏡會(huì)聚光束以由折射率匹配液體10照射電極3。EP-A1-0305109公開了用于ATR的扇形棱鏡的全部?jī)?nèi)容，其全部?jī)?nèi)容在此引入本文參考。圖4B公開了采用梯形透明塊21會(huì)聚光束以由折射率匹配液體IO照射電極3的結(jié)構(gòu)。圖4C公開了采用矩形透明塊22會(huì)聚光束以由折射率匹配液體10照射電極3的結(jié)構(gòu)。圖4D公開了采用圓柱形透明塊23會(huì)聚光束以由折射率匹配液體10照射電極3的結(jié)構(gòu)。圖5A是緊湊并包括傳感器芯片30'的盤裝置40的橫截面圖，此傳感器芯片包括耦合至配置有空腔15的支承滑塊24。在此實(shí)施例中，傳感器芯片30'與傳感器芯片30功能相似，因此相似的元件以相似的附圖標(biāo)記加上上標(biāo)(')符號(hào)表示。但是，應(yīng)當(dāng)理解，傳感器芯片30和傳感器芯片30'之間在結(jié)構(gòu)上存在某些差異。例如，該實(shí)施例示出具有斜角的空腔15a'。提供斜角15b'保證腔表面與傳感器盤不平行，從而通過盡量降低壓縮波共板造成的響應(yīng)而改善QCM特性。在此實(shí)施例中，滑塊24'置于基底1和棱鏡11'之間。滑塊24'以在波長(zhǎng)632.8nm下折射率為1.54的玻璃制造?？涨?5'充滿低粘度和低密度的折射率匹配液體10'。傳感器芯片30'附著在滑塊24'上以保證良好的密封。圖5C示出如上面圖4A實(shí)施例所述的連到半球形棱鏡ll'的盤裝置40'。傳感器芯片36'緊湊并可有利地組合在現(xiàn)存的商用SPR才幾器中，例如荷蘭烏得勒支的EcoChemieB.V.生產(chǎn)的AutolabTMESPR(電化學(xué)表面等離子體共振)分析儀。在此實(shí)施例中，支承滑塊24'的厚度為0.82mm、直徑為25.4mm并由BK7玻璃制成。滑塊24的腔15以斜角25放置在電極3'的表面上。這是為了盡量降低壓縮波共振造成的響應(yīng)，當(dāng)液體深度低至lmm(至于圖5的緊湊傳感器盤裝置)時(shí)響應(yīng)可能很大。腔15a'充滿苯乙烯溶液形式的折射率匹配液體，并由傳感器芯片30'覆蓋。在此實(shí)施例中，傳感器芯片30'是6MHz組合SPR和QCM傳感器盤，其厚度為0.276mm直徑為20nm。電極(2',3')的直徑為10mm，而電極(3')的開口32'內(nèi)徑為5mm。以密封劑例如膠水密封盤30'的沿。合適的粘合劑為美國(guó)明尼蘇達(dá)州梅普爾伍德MinnesotaMining&ManufacturingCompany的3MTMAutoGlassAdhesive。盤裝置40'緊湊并可用在現(xiàn)有的SPR儀中，例如AutolabSPR機(jī)?？赏ㄟ^涂覆折射率匹配油17'的薄層，而將盤裝置40'安裝在棱鏡11'上。因?yàn)榭捎糜跍y(cè)量生物、生物化學(xué)或化學(xué)樣品，可將盤裝置40'用作生物傳感器。使用時(shí)，如現(xiàn)有技術(shù)所知，通過將兩個(gè)電極(2',3')都連至振蕩器(例如圖2所示的振蕩器6)和頻率計(jì)數(shù)器(例如圖2所示的頻率計(jì)數(shù)器7)以啟動(dòng)QCM，從而同步檢測(cè)SPR和QCM。美國(guó)專利No.6，156,578和5,201,215中公開了示例性QCM方法，其全部在此引入以供參考。同時(shí)，激光通過電極3'的開口32'射入以引起SPR。圖6是緊湊的并且可以是一次性的盤裝置50〃的橫截面圖。盤裝置50〃包括傳感器芯片30〃。在此實(shí)施例中，傳感器芯片30〃與傳感器芯片30功能相似，因此相似的元件以相似的附圖標(biāo)記加上兩個(gè)上標(biāo)(')符號(hào)表示。但是，應(yīng)當(dāng)理解，某些結(jié)構(gòu)上差異存在于傳感器芯片30和傳感器芯片30〃之間。例如，該實(shí)施例示出位于棱鏡26〃的空腔27〃。棱鏡26〃是折射率大約為1.54從而與石英基底1〃匹配的模制塑料棱鏡26〃?？涨?7〃位于半球棱鏡26〃底部的中心部分。如上述的傳感器芯片40'，腔27〃充滿折射率匹配液體10〃，其是低粘度和低密度的液體并且由傳感器芯片50〃覆蓋。通過合適的密封劑將光學(xué)匹配液體l(T'密封在腔27〃中以防止其泄漏或從此腔蒸發(fā)。圖7描述了包括傳感器芯片30'〃的分析設(shè)備60'〃的另一個(gè)實(shí)施例。在此實(shí)施例中，傳感器芯片30'〃與傳感器芯片30功能相似，因此相似的元件以相似的附圖標(biāo)記加上三個(gè)上標(biāo)(')符號(hào)表示。但是，此實(shí)施例包括波導(dǎo)28'〃。傳感器芯片30〃'連至棱鏡U'〃一側(cè)和呈槽5'〃形式的樣品容納槽，此樣品容納槽充滿分析物樣品8'〃并以和上面參照?qǐng)D3所描述的系統(tǒng)36相同的方式運(yùn)行。因此，盤裝置30〃'能夠執(zhí)行組合的SPR和QCM分析方法。如圖7所示，在此實(shí)施例中將合適的波導(dǎo)28涂覆到檢測(cè)電極2〃'上。分析物溶液8'〃暴露在波導(dǎo)26〃'上，產(chǎn)生ATR引起的波導(dǎo)基SPR分析。波導(dǎo)由多層剛性固體膜制成。在此實(shí)施例中，波導(dǎo)的總厚度處于從1微米到2微米的范圍內(nèi)。從發(fā)明人的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于固體膜，QCM能夠檢測(cè)一直到IO微米。圖8示出組合SPR和QCM傳感器芯片3(T的透視圖。在此實(shí)施例中，傳感器芯片3(T與傳感器芯片30功能相似，因此相似的元件以相似的附圖標(biāo)記加上符號(hào)表示。傳感器芯片3(T因?yàn)殚_口尺寸比其它所述實(shí)施例的其它電極(3，3',3〃，3'〃)的開口32更大，因此能夠容納SPR測(cè)量的多通道。開口32^足夠大以使多條光束可通過，以進(jìn)行多通道SPR檢測(cè)從而獲得電極2'和石英晶體基底r界面的更多信息。圖9A是傳感器芯片3(T另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。在此實(shí)施例中，傳感器芯片3(T與傳感器芯片30功能相似，因此相似的元件以相似的附圖標(biāo)記加上兩個(gè)(")符號(hào)表示。盤裝置3(T包括位于石英基底廣上的金屬電極陣列。石英基底廣包括電極(2",3")陣列。圖9B示出石英基底r'頂面的平面圖，其具有位于其上的多個(gè)電極2"。圖9C示出電極3"車列的平面圖，其開口32"位于石英基底廣的底面上。應(yīng)當(dāng)理解，這里所公開的組合SPR和QCM傳感器芯片(30,30'，30"，30〃'，30%3(T)可以是耦合至棱鏡、聚焦透鏡、或者波導(dǎo)的ATR。因?yàn)槟軌蚪邮諉螚l或多條入射光束，傳感器芯片可以是單模態(tài)或者多模態(tài)。這里所公開的傳感器可用于檢測(cè)液體和氣體的吸收。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可對(duì)這里所描述的發(fā)明進(jìn)行多種變化和/或更改而不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或范圍。將從各個(gè)方面認(rèn)為本實(shí)施例是解釋性而非限制性。制造傳感器芯片組件所公開的傳感器芯片組件可以如下進(jìn)行制造。例如可從美國(guó)圣達(dá)菲Springs的MaxtekInc.購買石英晶體基底。石英晶體基底是平的而且是盤的形狀?？赏ㄟ^預(yù)切或切至需要尺寸獲得石英晶體基底。在平面晶體基底的第一側(cè)上氣相沉積大約50nm的金屬以形成第一薄膜金屬電極(2，2'，2〃，2'〃，2\2")?？稍诨椎诙鄬?duì)面上氣相沉積另一個(gè)50nm以形成第二薄膜金屬電極(3，3'，3〃，3〃'，3'，3'"之前，將圓片置于電極的相對(duì)面上。然后取出此圓片以露出開口(32，32'，32〃，32'〃，32、32")。在基底1的一側(cè)沉積金屬層(4,4'，4",4〃'，4、以連接電極(2，2'，2〃，2〃'，2%2")和(3,3'，3〃，3…，3'，3A"。Kretschmann棱鏡(11，11'，11〃，11"',ir,l廣)可從德國(guó)耶拿(Jena)的HellmaOptikGmbh商業(yè)獲得。通過棱鏡支架將Kretschmann棱鏡(ll,ir,11〃，11…，11、lr"耦合至電極(3，3'，3"，3'〃，3、3")。在Kretschmann棱鏡(11，11',11〃，11'〃，ir,11")和電才及(3,3',3〃，3〃',3A，3")之間注入光耦合介質(zhì)(10，l(T，10〃，10〃'，10、l(T),并且使用例如0-環(huán)7密封。折射率匹配液體液體樣品所產(chǎn)生的QCM信號(hào)振蕩品質(zhì)主要由此液體的粘度和密度決定。在已知的QCM吸收分析傳感器中，基底的一個(gè)面暴露于樣品液體中，另一側(cè)暴露于空氣中。對(duì)于大多數(shù)生物吸收分析，例如磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)是經(jīng)常使用的介質(zhì)，其QCM品質(zhì)因子大約為25000(例如對(duì)于從美國(guó)俄克拉^可馬城的InternationalCrystalManufacturingCo"Inc.獲得的10MHzQCM)。該振蕩品質(zhì)非常穩(wěn)定并且頻率測(cè)量精確。對(duì)于相同的10MHzQCM,當(dāng)一個(gè)面暴露于PBS中另一側(cè)暴露于折射率匹配油中時(shí)，Q下降至遠(yuǎn)低于500。5倍低的Q因子意味著頻譜的5倍寬，如果真這樣，這一點(diǎn)使得難于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定振蕩和精確頻率測(cè)量。而且當(dāng)QCM通過非常粘的折射率匹配油置于棱鏡上時(shí)，強(qiáng)烈的阻尼效應(yīng)使得幾乎不能檢測(cè)振蕩。本實(shí)施例中，將低粘度液體用作折射率匹配液體而非折射率匹配油。表1示出可用于所公開實(shí)施例中光耦合的幾種有機(jī)溶劑的材料屬性。表1中還包括了在不同暴露狀況下所測(cè)量的QCM品質(zhì)因子(10MHzICMQCM)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>這里"PBS"是磷酸鹽緩沖鹽水，"IMO"是折射率匹配油。實(shí)例1在實(shí)例1中，參照附圖3如上所述使用相同的傳感器系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行SPR和QCM測(cè)量。因此，將參照附圖3使用相同的附圖標(biāo)記描述該實(shí)例的傳感器系統(tǒng)設(shè)置。通過將鍍金石英盤用作基底而獲得同步的SPR和QCM測(cè)量。從石英基底1第一側(cè)上的電極2產(chǎn)生ATRSPR。借助在通過電極(2,3)的石英基底1上施加AC電壓驅(qū)動(dòng)QCM振蕩。對(duì)于ATRSPR激發(fā)，折射率匹配曱苯(10)形式的折射率匹配液體密封在O-環(huán)(7)之間。甲苯不導(dǎo)電且對(duì)水有低粘度和低密度。折射率匹配曱苯用作激發(fā)表面等離子體共振的無源光耦合界面。此實(shí)例中，基底1是厚度為0.276mm直徑為25.4mm的6MHzAT-切削石英板。將具有5nmCr粘附層的45nm金層沉積在石英基底1上以形成薄膜電極2。開口內(nèi)徑為6.35nm的金電極層沉積在石英基底1另一側(cè)以形成薄膜電極3。棱鏡ll由BK7玻璃制成并與電極3相鄰，而其間的0-環(huán)7密封折射率匹配曱苯(10)。采用美國(guó)加利福尼亞州卡爾斯魯厄MellesGriot的p-偏振He-Ne激光器(14)(632.8nm)形式的光源。在激光器14的光束15進(jìn)入棱鏡11之前聯(lián)合鎖定放大器而將其機(jī)械切開。通過光電二極管檢測(cè)器檢測(cè)在金電極2和石英基底1的界面上反射的光束強(qiáng)度，并記錄為"角-掃描"測(cè)量入射角的函數(shù)。圖10a示出使用折射率匹配曱苯(10)獲得的角掃描曲線。圖10a的曲線示出在43.5度SPR角下的大強(qiáng)度損失。反射強(qiáng)度隨入射角的平滑變化表明傳感器系統(tǒng)36獲得了與折射率匹配曱苯之間良好的光耦合。實(shí)例2實(shí)例2中，將圖5的相同傳感器芯片30'用在可由荷蘭烏得勒支的EcoChemieB.V.購買的AUTOLABESPIRITSPR分析儀中。因此，將參照附圖5使用相同的附圖標(biāo)記描述該實(shí)例的傳感器芯片30'。在此實(shí)例中，將厚度為0.166mm的10MHz石英基底l'置于具有支承滑塊24'的半球棱鏡ll'上。將支承滑塊24'折射率匹配液體10'注入腔15a'中。圖10b示出由傳感器芯片獲得以AutolabSPR儀檢測(cè)的角掃描曲線。AutolabSPR儀利用670nm波長(zhǎng)的激光二極管和振動(dòng)鏡調(diào)整p-偏振光束在基底上的入射角。在Ward等人Anal.Biochem.2000,285,179中公開了對(duì)產(chǎn)生SPR方法的完整描述，其組合在此以供參考。通過注入已經(jīng)注入腔15a'的三種不同折射率匹配液體10'而產(chǎn)生三種不同的SR信號(hào)，這三種液體分別是曱苯、苯乙烯和苯甲醇。三種折射率匹配液體的SPR光i普參見圖10b。因此，曱苯、苯乙烯和苯曱醇表示為作為傳感器芯片中折射率匹配液體的可能溶液，傳感器芯片具有石英基底/BK7玻璃棱鏡設(shè)置。這是因?yàn)樗械娜N液體清楚表明在各自共振頻率下的反射最小點(diǎn)。圖10c示出由AutolabSPR測(cè)量的SPR穩(wěn)定度。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的Autolab系統(tǒng)，30分鐘以上的基線SPR角穩(wěn)定度大約為士0.5m度。當(dāng)使用與折射率匹配有機(jī)溶劑組合的傳感器芯片30'時(shí)，基線穩(wěn)定度大約為士2m度，對(duì)多數(shù)界面分析這是有利可接受的。實(shí)例3在該實(shí)例中，研究當(dāng)石英基底一個(gè)面暴露于水溶液另一個(gè)面暴露于折射率匹配液體時(shí)的QCM振蕩行為(振蕩品質(zhì)和穩(wěn)定度)。4吏用從美國(guó)j我克拉荷馬州俄克4立何馬城的InternationalCrystalManufacturersInc獲得的厚度為0.166mm直徑為13.66mm的10MHz、AT-切削石英基底測(cè)量QCM上的牛血清白蛋白(BSA)吸收。石英的兩側(cè)都以100nm厚的金電極沉積，電極的直徑為5mm并且在任何電極上都沒有開口。對(duì)液體中的原位頻率檢測(cè)，將QCM晶體固定到氯丁橡膠O-環(huán)密封的兩個(gè)樹脂玻璃塊中。形成開口液體槽和下面底部的石英上面形成封閉液體槽的底部。開口槽允許放入直到lmL的液體，封閉液體槽體積約為70piL并具有斜角。使用此設(shè)置，晶體的上面暴露于PBS緩沖溶液中，而下面暴露于不導(dǎo)電、低粘度和低密度的有機(jī)溶劑中。使用美國(guó)路易斯安那州梅泰里UniversalSensors,Inc.的PzTools硬件和軟件測(cè)量頻率響應(yīng)。對(duì)于阻抗分析，將相同的設(shè)置連接至美國(guó)亞利桑那州菲尼克斯的Saunders&Associates,Inc的S&A250BNetworkAnalyzer,其記錄頻i普和阻抗參數(shù)，包括Q因子，NetworkAnalyzer的頻率穩(wěn)定度為4Hz。圖11示出由NetworkAnalyzer測(cè)量的PBS/空氣(圖1la)或PBS/甲苯(圖lib)暴露的QCMs同步頻率和運(yùn)動(dòng)阻力響應(yīng)。其下面暴露于空氣的晶體的噪聲水平為4HzQ因子為2.5k(圖11a),而下面暴露于曱苯的晶體的噪聲水平為10HzQ因子為1.35k(圖lib)。使用PzTools儀時(shí)噪聲水平分別為1Hz和3Hz。實(shí)例4在實(shí)例4中，使用和參照實(shí)例3所述的相同傳感器系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行SPR測(cè)量。在實(shí)例4中，對(duì)BSA吸收反應(yīng)研究傳感器芯片36的徑向依賴QCM質(zhì)量靈敏度。在此實(shí)例中，BSA吸收試驗(yàn)表明以此暴露狀況的QCM有利地應(yīng)用于實(shí)際界面分析。為進(jìn)行原位蛋白質(zhì)固定，首先以10mM巰基十一酸(MUA)溶液處理新近清洗的QCM晶體12-24小時(shí)。在使用EDC/NHS化學(xué)激發(fā)表面上的COOH基后，傳感器準(zhǔn)備共價(jià)BSA聯(lián)接。使用厚度為0.166mm直徑為13.66mm的lOMHzAT-切削石英基底1。45nm的金和5nm的Cr氣相沉積在基底上以形成電極(2,3)。電極3包^舌內(nèi)^圣為3.5mm的開口32。在Cwm;wowM尸.5fea/,5W.rec/wo/.7P卯乂5^-555中教導(dǎo)的'點(diǎn)-墨校準(zhǔn)，方法，全部引入在此以供參考，并且用于研究?jī)蓚?cè)具有電極2的QCMs(P/P電極QCM)和具有電極(2,3)的QCM(P/R電極QCM)的徑向依賴質(zhì)量靈敏度分布。[注意P/P代表5^/板，這里板電極為沒有開口的固體電極。P/R代表;fel/環(huán)，這里環(huán)電極是具有開口的電極。]使用這些QCMs監(jiān)控BSA吸收反應(yīng)。BSA吸收研究的試驗(yàn)設(shè)置與實(shí)例3中所述的相同。在使用MUA預(yù)處理電極2后,將QCMs固定到樹脂玻璃塊液體槽中并連接到Network分析儀。QCM的電極2暴露于PBS緩沖溶液中以在BSA施加前校準(zhǔn)頻率基線。圖12示出從上電極上PBS緩沖液的激發(fā)QCMs對(duì)BSA吸收的頻率響應(yīng)。在箭頭70所示的PBS/空氣和箭頭72所示的PBS/甲苯中，施加BSA溶液(PBS中5mg/mL)造成飽和時(shí)大約150Hz的穩(wěn)定頻率下降。這表明在界面上超時(shí)添加蛋白質(zhì)分子。盡管暴露于甲苯且具有下面的系統(tǒng)比下面暴露于空氣的系統(tǒng)噪聲水平高，但是可由圖12看出可獲得BSA吸收測(cè)量中充分的穩(wěn)定度和靈敏度?？蓴喽≦CM暴露于適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑將不會(huì)影響界面分析中的振蕩品質(zhì)。圖13示出這些QCMs上的徑向依賴質(zhì)量靈敏度。P/P電極QCM的鐘形靈敏度分布反映了下面的事實(shí)，即在剪切模式振蕩中，更多的能量俘獲在電極區(qū)域中心。盡管P/R電極QCM具有復(fù)雜的靈敏度分布和降低的總質(zhì)量靈敏度，但是試驗(yàn)表明這些QCMs仍可用于監(jiān)控合理頻率響應(yīng)的吸收反應(yīng)。圖14示出箭頭76所示P/P和箭頭74所示P/R對(duì)吸收反應(yīng)的頻率響應(yīng)。飽和的頻率下降對(duì)P/P和P/R電極QCM分別是140Hz/130Hz(前/后清洗)和125Hz/110Hz(前/后清洗)。盡管存在此下降的信號(hào)(大約10%)，頻率響應(yīng)示出相似的趨勢(shì)，其非常好地反映了界面粘接處理。B)實(shí)例5在實(shí)例5中，使用和參照附圖3所述的相同傳感器系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行SPR和QCM測(cè)量。因此，該實(shí)例的傳感器系統(tǒng)設(shè)置將參照附圖3使用相同的附圖標(biāo)記描述。通過將鍍金石英盤用作基底獲得同步SPR和QCM檢測(cè)。從石英基底1第一側(cè)上的電極2產(chǎn)生ATRSPR。借助在通過電極(2，3)的石英基底1上施加由美國(guó)加利福尼亞州圣達(dá)菲Springs的MaxtekInc獲得的RQCM儀而驅(qū)動(dòng)QCM振蕩。還通過RQCM儀記錄QCM的頻率響應(yīng)。對(duì)于ATRSPR激發(fā)，折射率匹配甲苯(10)形式的折射率匹配液體密封在O-環(huán)(7)之間。曱苯不導(dǎo)電且對(duì)水有低粘度和低密度。折射率匹配曱苯用作激發(fā)表面等離子體共振的無源光耦合界面。此實(shí)例中，基底1是厚度為0.276mm直徑為25.4mm的6MHzAT-切削石英板。將具有5nmCr粘附層的45nm金層沉積在石英基底1上以形成薄膜電極2。開口內(nèi)徑為6.35nm的金電極層沉積在石英基底1另一側(cè)以形成薄膜電極3。棱鏡11與電極3相鄰，而其間的O-環(huán)7密封折射率匹配甲苯(10)。采用美國(guó)加利福尼亞州卡爾斯魯厄MellesGriot的p-偏振He-Ne激光器(14)(632.8nm)形式的光源。在激光器14的光束15進(jìn)入棱鏡11之前聯(lián)合鎖定放大器而將其機(jī)械切開。通過光電二極管檢測(cè)器檢測(cè)在金電極2和石英基底1的界面上反射的光束強(qiáng)度，并記錄為運(yùn)動(dòng)測(cè)量時(shí)間的函數(shù)。圖15示出以同步記錄的箭頭78所示QCM頻率和箭頭80所示SPR反射率探測(cè)的牛血清白蛋白(BSA)吸收。當(dāng)表面l上電極2暴露于磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)緩沖液時(shí)，記錄基線頻率和反射率。穩(wěn)定之后，將BSA(PBS中5mg/mL)注入以替換PBS緩沖液。在吸收結(jié)束時(shí)，以PBS緩沖液沖洗此槽以去除不穩(wěn)定的吸收。由圖15可以看出，頻率和反射率表明金表面上超時(shí)的蛋白質(zhì)分子堆積/吸收。應(yīng)用所公開的傳感器實(shí)施例可用作同步表面等離子體共振(SPR)和石英晶體微天平(QCM)檢測(cè)的傳感器。傳感器實(shí)施例可用于原位、無標(biāo)記分析結(jié)合反應(yīng)。所公開的傳感器可以同步使用兩種根本不同的檢測(cè)方法監(jiān)控界面現(xiàn)象。通過組合設(shè)備獲得的補(bǔ)充SPR和QCM信號(hào)利用檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中固有假設(shè)的有效性。在所公開的傳感器實(shí)施例中，SPR共振基于從傳感器芯片背部發(fā)出經(jīng)棱鏡的激光束入射，穿過的光不需要進(jìn)入測(cè)試溶液，而特定物質(zhì)的靈敏度區(qū)域限制于倏逝波的延伸長(zhǎng)度，即電磁波從檢測(cè)表面?zhèn)萯i^液體介質(zhì)的深度。因此，對(duì)從非限制樣品分子連接至特別限制的分析物分子的響應(yīng)影響最小。而且，如上所述，基于ATR棱鏡耦合器的SPR設(shè)備的靈敏度遠(yuǎn)高于使用光柵耦合器的SPR傳感器。將意識(shí)到，所公開的傳感器實(shí)施例不依靠光柵結(jié)構(gòu)以耦合至石英基底。因此，所公開實(shí)施例的SPR檢測(cè)不依靠通過樣品溶液的入射光束。因此，在本^^開實(shí)施例中進(jìn)行分析的樣品不必光學(xué)透明。所公開的傳感器實(shí)施例產(chǎn)生和光柵耦合器相比信噪比較低的SPR和QCM信號(hào)。利用電極(3，3'，3〃，3〃'，3、3")上開口的所公開傳感器實(shí)施例允許光線直接到達(dá)基底上。因此，所公開傳感器實(shí)施例不必要求使用透明的銦錫氧化物(ITO)電極以允許激光在其間穿過。借助ITO膜、波長(zhǎng)為632.8nm的光，石英晶體和濺射沉積ITO薄膜的折射率分別為1.54和1.95。盡管ITO膜非常薄(大約100nm)，但是不匹配的折射率所引起的折射明顯并造成信噪比低。一個(gè)公開實(shí)施例中，以一側(cè)的平板金電極和另一側(cè)上包括開口的電極涂覆石英基底。有窗電極允許激光穿過石英基底并到達(dá)激發(fā)表面等離子體的平板金電才及。明顯地，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前面的內(nèi)容后，本發(fā)明的各種其它更改和變化都是明顯的而不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍，并且意味著所有這些更改和變化都屬于附加權(quán)利要求書的范圍。權(quán)利要求1.一種用于能夠進(jìn)行表面等離子體共振(SPR)和重量檢測(cè)傳感器的傳感器芯片組件，此組件包括透明壓電基底，具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面；第一薄膜金屬電極，設(shè)置于基底第一表面上；第二薄膜金屬電極，設(shè)置于基底第二表面上，從而光束可傳播通過所述基底的第二表面，并在第一薄膜金屬電極上反射；以及衰減全反射(ATR)耦合器，與第二薄膜金屬電極相鄰。2.根據(jù)權(quán)利要求1的傳感器芯片組件，包括光耦合介質(zhì)，置于ATR耦合器和第二薄膜金屬電極之間，以基本上匹配ATR耦合器和所述基底的折射率。3.根據(jù)權(quán)利要求1的傳感器芯片組件，其中第二薄膜金屬電極包括允許光束通過其中的開口。4.根據(jù)權(quán)利要求1的傳感器芯片組件，其中第二薄膜金屬電極開口足夠大以使多條光束可在其中通過。5.根據(jù)權(quán)利要求1的傳感器芯片組件，其中多個(gè)第一或第二或者兩種薄膜金屬電極設(shè)置在基底上。6.根據(jù)權(quán)利要求1的傳感器芯片組件，其中第一和第二薄膜金屬電才及相互電耦合。7.根據(jù)權(quán)利要求2的傳感器芯片組件，其中所述光耦合介質(zhì)的折射率選擇下面的數(shù)值組1.50到1.60、1.51到1.59、1.52到1.58、1.52到1.57、1.52至'』1.56、1.52至廿1.55、1.53至U1.55。8.根據(jù)權(quán)利要求2的傳感器芯片組件，包4封殳置于ATR耦合器和第二薄膜金屬電極之間的透明塊，所述透明塊具有其中放置光耦合介質(zhì)的腔。9.根據(jù)權(quán)利要求1的傳感器芯片組件，其中所述ATR耦合器是Kretchmann結(jié)構(gòu)中的棱鏡。10.根據(jù)權(quán)利要求1的傳感器芯片組件，其中所述棱鏡具有下面的形狀基本上半球形、基本上矩形、基本上正方形、和基本上圓柱形。11.一種傳感器，包括透明壓電基底，具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面；設(shè)置于基底第一表面以在其上設(shè)置樣品的第一薄膜金屬電極，設(shè)置于基底第二表面上的第二薄膜金屬電極，第一和第二薄膜金屬電極可耦合至振蕩電路，以在一個(gè)或多個(gè)選定頻率下振蕩電場(chǎng)從而造成基底共振；以及衰減全反射(ATR)耦合器，與第二薄膜金屬電極相鄰，并且可以從多個(gè)入射角光學(xué)耦合從光束源到第一薄膜金屬電極的光束，以在激發(fā)時(shí)產(chǎn)生表面等離子體共振(SPR)。12.根據(jù)權(quán)利要求11的傳感器，還包括光耦合介質(zhì)，置于ATR耦合器和第二薄膜金屬電極之間以基本上匹配ATR耦合器和所述基底的折射率。13.—種采用傳感器的表面等離子體共振(SPR)和重量檢測(cè)方法，所述傳感器包括具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面的透明壓電基底；設(shè)置于基底第一表面上的第一薄膜金屬電極，和設(shè)置于基底第二表面上的第二薄膜金屬電極；以及與第二薄膜金屬電極相鄰的衰減全反射(ATR)耦合器，所述方法包括在第一薄膜金屬電極上提供樣品；通過第一和第二薄膜金屬電極在一個(gè)或多個(gè)選定頻率下振蕩電場(chǎng)從而造成所述基底共振；和以多個(gè)入射角反射從第一薄膜金屬電極發(fā)出的光束，以產(chǎn)生表面等離子體共振(SPR)。14.根據(jù)權(quán)利要求13的表面等離子體共振(SPR)和重量檢測(cè)方法，還包括下面的步驟將光耦合介質(zhì)置于ATR耦合器和第二薄膜金屬電極之間，以基本上匹配ATR耦合器和所述基底的折射率。15.—種制造用于可進(jìn)行表面等離子體共振(SPR)和重量檢測(cè)的傳感器的組件的方法，所述方法包括在透明壓電基底第一表面上沉積第一薄膜金屬電極；在基底的與第一表面相對(duì)的第二表面上沉積第二薄膜金屬電極，從而光束可傳播通過基底的第二表面并從第一薄膜金屬電極反射；以及連接與第二薄膜金屬電極相鄰的衰減全反射(ATR)耦合器。16.根據(jù)權(quán)利要求15的制造組件的方法，所述方法還包括下面的步驟密封ATR耦合器和第二薄膜金屬電極之間的光耦合介質(zhì)以基本上匹配ATR耦合器和所述基底的折射率。17.—種可對(duì)生物、生物化學(xué)或者化學(xué)樣品進(jìn)行表面等離子體共振(SPR)和重量檢測(cè)的傳感器系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括外殼，具有將樣品設(shè)置其中的腔室；透明壓電基底，具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面；第一薄膜金屬電極，設(shè)置于石英基底第一表面上并與所述腔室液體相通；第二薄膜金屬電極，設(shè)置于石英基底第二表面上；振蕩電路，耦合至第一和第二薄膜金屬電極以在一個(gè)或多個(gè)選定頻率下振蕩電場(chǎng)從而造成基底在共振頻率下共振；共振頻率檢測(cè)器，用于檢測(cè)共振頻率以檢測(cè)重量分析信號(hào)；光束源，用于以多個(gè)入射角產(chǎn)生光束；衰減全反射(ATR)耦合器，與第二薄膜金屬電極相鄰以光學(xué)耦合至所述光束源，從而在產(chǎn)生表面等離子體共振(SPR)的入射角從第一薄膜金屬電極反射內(nèi)反射光束；以及檢測(cè)器，用于接收內(nèi)反射光束和檢測(cè)SPR特征，這些特征取決于樣品和第一薄膜金屬電極之間的反應(yīng)。18.根據(jù)權(quán)利要求17的傳感器系統(tǒng)，還包括光耦合介質(zhì)，置于ATR耦合器和第二薄膜金屬電極之間，以基本上匹配ATR耦合器和所述基底的折射率。19.根據(jù)權(quán)利要求17的傳感器系統(tǒng)，其中第二薄膜金屬電極包括允許光束通過其中的開口。20.根據(jù)權(quán)利要求17的傳感器系統(tǒng)，其中多個(gè)第一或第二或者兩種薄膜金屬電極設(shè)置在基底上。21.—種采用傳感器進(jìn)行樣品液體的表面等離子體共振(SPR)和重量檢測(cè)的方法，所述傳感器包括具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面的透明壓電基底；設(shè)置于基底第一表面上的第一薄膜金屬電極；和設(shè)置于基底第二表面上的第二薄膜金屬電極；以及與第二薄膜金屬電極相鄰的衰減全反射(ATR)耦合器，所述方法包括下面的步驟(a)在第一薄膜金屬電極上提供樣品液體；(b)傳播光束通過所述ATR耦合器以反射第一薄膜金屬電極發(fā)出的光；(c)檢測(cè)反射光的強(qiáng)度以檢測(cè)SPR;(d)施加跨過第一和第二薄膜金屬電極的電場(chǎng)；以及(e)檢測(cè)所述電場(chǎng)的共振頻率。全文摘要一種傳感器芯片組件，用于能夠進(jìn)行表面等離子體共振(SPR)和重量檢測(cè)的傳感器。所述組件包括具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面的透明壓電基底(1)。所述組件還包括分別設(shè)置于基底(1)第一和第二表面上的第一和第二薄膜金屬電極(2，3)。第二薄膜金屬電極(3)設(shè)置于所述基底(1)的第二表面上，從而光束可傳播通過所述基底的第二表面并從第一薄膜金屬電極反射。所述組件還包括與第二薄膜金屬電極(3)相鄰的衰減全反射(ATR)耦合器(11)。文檔編號(hào)G01N21/55GK101163957SQ200480044409公開日2008年4月16日申請(qǐng)日期2004年9月15日優(yōu)先權(quán)日2004年9月15日發(fā)明者吳應(yīng)舉,沃爾夫?qū)た浦Z,王光昱,蘇小迪申請(qǐng)人:新加坡科技研究局;馬普科技促進(jìn)協(xié)會(huì)