專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于光譜技術(shù)的表面等離子體共振傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種表面等離子體共振傳感器， 特別是一種基于光譜技術(shù)的表面等離子體共振傳感器，主要用于食品安全、 環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物、化學(xué)及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的痕量物質(zhì)檢測(cè)。 技術(shù)背景
表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance,簡(jiǎn)稱(chēng)SPR)是一種物 理光學(xué)現(xiàn)象，在上世紀(jì)初被Wood發(fā)現(xiàn)。60年代，德國(guó)科學(xué)家0Uo和 Kretchmarm分別獨(dú)立實(shí)用新型了用可見(jiàn)光激發(fā)表面等離子體的方法。80年 代，瑞典科學(xué)家Liedberg將這一技術(shù)用于生物大分子相互作用的檢測(cè)。之 后，表面等離子體共振傳感技術(shù)迅速發(fā)展，發(fā)展成為十分有用的檢測(cè)技術(shù)。 表面等離子體共振傳感技術(shù)可廣泛應(yīng)用到食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物、化 學(xué)及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。在食品安全領(lǐng)域主要應(yīng)用包括農(nóng)、獸藥殘留量的檢測(cè)， 食品中微生物污染檢測(cè)，生物毒素的檢測(cè)等等。在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，表面等 離子體共振檢測(cè)技術(shù)可以檢測(cè)多環(huán)芳烴類(lèi)、多氯聯(lián)苯類(lèi)、酚類(lèi)、烷烴、芳 香族化合物和重金屬離子等有毒有污染物質(zhì)。在生物學(xué)以及相關(guān)領(lǐng)域，基 于表面等離子體共振的生物傳感技術(shù)，通過(guò)分析生物分子如蛋白質(zhì)-蛋白 質(zhì)、藥物-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-核酸、核酸-核酸之間的相互作用，得到相應(yīng)組 分的痕量濃度以及有關(guān)性質(zhì)。
由于對(duì)檢測(cè)靈敏度的要求越來(lái)越高，高靈敏度表面等離子體共振傳感 系統(tǒng)成為痕量物質(zhì)測(cè)量技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)之一。目前的技術(shù)中，有表面等離子 體傳感系統(tǒng)，例如一種表面等離子體傳感系統(tǒng)(參見(jiàn)中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利"角 度掃描表面等離子體共振測(cè)量系統(tǒng)"，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00510108184.4)，以 及著名表面等離子體共振分析儀BioCore系列產(chǎn)品和SPR-Navi系列產(chǎn)品。 該類(lèi)表面等離子體共振傳感系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)，但是仍然存在不足，采用角度掃描進(jìn)行測(cè)量，存在機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件和用于調(diào)控角度掃描的部件，系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及測(cè)量分析與控制復(fù)雜，降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，影響系統(tǒng)的工作特性。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種表面等離子體 共振光譜傳感器，具有無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。 本實(shí)用新型包括寬波段光源、光束整形器、起偏器、表面等離子體共 振器、檢偏器、括束鏡、反射式閃耀光柵和線陣光電傳感器。表面等離子 體共振器是截面為等腰直角三角形的柱形棱鏡，其斜邊底面鍍有金屬反射 膜構(gòu)成傳感平面。沿寬波段光源的發(fā)射光路依次設(shè)置有光束整形器、起偏 器和表面等離子體共振器，入射光束與表面等離子體共振器的直角邊入射 面垂直，在傳感平面發(fā)生內(nèi)全反射后由直角邊出射面出射，出射光束方向 上依次設(shè)置有檢偏器、括束鏡和反射式閃耀光柵，線陣光電傳感器設(shè)置在 反射式閃耀光柵衍射光束出射方向上，并與衍射光發(fā)散方向平行。
所述的寬波段光源為寬波段非相干光源、寬波段激光光源的一種。 所述的光束整形器為準(zhǔn)直括束鏡組、準(zhǔn)直鏡、空間光調(diào)制器的一種。 所述的線陣光電傳感器為線陣電荷耦合器件、線陣C0MS器件的一種。 本實(shí)用新型將光譜思想應(yīng)用到表面等離子體共振傳感，采用寬光譜光 源，經(jīng)過(guò)表面等離子體共振傳感部件后，入射到反射式閃耀光柵進(jìn)行分光， 探測(cè)器采用線陣光電探測(cè)器，線陣探測(cè)器得到不同波長(zhǎng)光強(qiáng)度分布，即為 表面等離子體共振吸收峰信號(hào)，此表面等離子體共振光譜傳感器中無(wú)機(jī)械 運(yùn)動(dòng)部件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示， 一種基于光譜技術(shù)的表面等離子體共振傳感器包括寬波
段光源1、光束整形器2、起偏器3、表面等離子體共振器4、檢偏器5、括束鏡6、反射式閃耀光柵7，和線陣光電傳感器8。表面等離子體共振器
4為柱形棱鏡，其橫截面為等腰直角三角形，表面等離子體共振器斜邊底 面鍍有金屬反射膜構(gòu)成傳感平面402。寬波段光源1發(fā)射光路依次設(shè)置有 光束整形器2、起偏器3和表面等離子體共振器4，入射光束與表面等離子 體共振器4的直角邊入射面401垂直，在傳感平面402發(fā)生內(nèi)全反射后由 直角邊直角邊出射面403出射，出射光束方向上依次設(shè)置有檢偏器5、括 束鏡6和反射式閃耀光柵7，線陣光電傳感器8設(shè)置在反射式閃耀光柵7 衍射光束出射方向上，并與衍射光發(fā)散方向平行。
寬波段光源1為寬波段鎢燈光源，表面等離子體共振器4的斜邊底面 金屬反射膜為厚度為50nm的金薄膜，線陣光電傳感器8釆用線陣電荷藕和 器件，被測(cè)樣品選擇醇類(lèi)。
具體工作過(guò)程寬波段光源1發(fā)出光束,經(jīng)過(guò)光束整形器2和起偏器3， 形成線偏振光束，垂直入射到表面等離子體共振器4的直角邊入射面401， 在斜邊底面402發(fā)生內(nèi)全反射，被測(cè)物質(zhì)置于傳感平面402上的全反射區(qū) 域，反射光經(jīng)過(guò)直角邊出射面403出射后，經(jīng)過(guò)檢偏器5、括束鏡6和反 射式閃耀光柵7，括束鏡6對(duì)光束進(jìn)行括束，光束入射到反射式閃耀光柵7 發(fā)生衍射，不同波長(zhǎng)光的衍射角不同，從而沿不同方向反射，形成發(fā)散帶 狀光束，達(dá)到線陣光電傳感器8上，從而，線陣光電傳感器8得到傳感平 面402發(fā)生全反射的反射光強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的光譜信息，在共振波長(zhǎng)時(shí)，傳感 平面上發(fā)生等離子體共振，形成共振吸收峰。發(fā)生全反射區(qū)域?yàn)榻佑|被測(cè) 物質(zhì)區(qū)域。共振吸收峰幅值和共振波長(zhǎng)與傳感平面全反射區(qū)域附近物質(zhì)特 性有關(guān)，從而可以得到被測(cè)物質(zhì)信息，例如，折射率，濃度等。通過(guò)改變 檢偏器檢偏方向，可以得到不同光束出射面出射的不同偏振方向光束的表 面等離子體共振吸收峰幅值和共振波長(zhǎng)的變化，從而可以得到被測(cè)物質(zhì)影 響光束偏振的特性測(cè)量。此表面等離子體共振光譜傳感器中無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部 件、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求1、一種基于光譜技術(shù)的表面等離子體共振傳感器，包括寬波段光源、光束整形器、起偏器、表面等離子體共振器、檢偏器、括束鏡、反射式閃耀光柵和線陣光電傳感器，其特征在于沿寬波段光源的發(fā)射光路依次設(shè)置有光束整形器、起偏器和表面等離子體共振器；所述的表面等離子體共振器是截面為等腰直角三角形的柱形棱鏡，其斜邊底面鍍有金屬反射膜構(gòu)成傳感平面；入射光束與表面等離子體共振器的直角邊入射面垂直，在傳感平面發(fā)生內(nèi)全反射后由直角邊出射面出射；出射光束方向上依次設(shè)置有檢偏器、括束鏡和反射式閃耀光柵，線陣光電傳感器設(shè)置在反射式閃耀光柵衍射光束出射方向上，并與衍射光發(fā)散方向平行。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種基于光譜技術(shù)的表面等離子體共振傳感 器，其特征在于所述的寬波段光源為寬波段非相干光源、寬波段激光光 源的一種。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種基于光譜技術(shù)的表面等離子體共振傳感 器，其特征在于所述的光束整形器為準(zhǔn)直括束鏡組、準(zhǔn)直鏡、空間光調(diào) 制器的一種。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種基于光譜技術(shù)的表面等離子體共振傳感 器，其特征在于所述的線陣光電傳感器為線陣電荷耦合器件、線陣C0MS 器件的一種。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于光譜技術(shù)的表面等離子體共振傳感器?，F(xiàn)有技術(shù)采用角度掃描進(jìn)行測(cè)量，存在機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件和用于調(diào)控角度掃描的部件，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。本實(shí)用新型沿寬波段光源的發(fā)射光路依次設(shè)置有光束整形器、起偏器和表面等離子體共振器。表面等離子體共振器是截面為等腰直角三角形的柱形棱鏡，其斜邊底面鍍有金屬反射膜構(gòu)成傳感平面。入射光束與表面等離子體共振器的直角邊入射面垂直，在傳感平面發(fā)生內(nèi)全反射后由直角邊出射面出射。出射光束方向上依次設(shè)置有檢偏器、括束鏡和反射式閃耀光柵。線陣光電傳感器設(shè)置在反射式閃耀光柵衍射光束出射方向上，并與衍射光發(fā)散方向平行。本實(shí)用新型無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/55GK201229302SQ20082012222
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者健 王, 高秀敏 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)