專利名稱：基于內(nèi)置調(diào)制層的棱鏡spr傳感器檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的基于內(nèi)調(diào)制層的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，屬于棱鏡SPR傳感器 檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)60年代，著名的物理學(xué)家、諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者Richard Feynman 首次提出合成納米粒子的設(shè)想。1962年，Kubo及其合作者針對(duì)金屬超微粒子的 研究，提出了著名的Kubo理論，也就是超微顆粒的量子限制理論或量子限域理 論，從而推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家開(kāi)展對(duì)納米尺度微粒的探索。1984年德國(guó)薩爾大 學(xué)的Gteiter教授等人首次采用惰性氣體凝聚法制備了具有清潔表面的納米粒子， 然后在真空室中復(fù)位加壓成納米固體，并提出了納米材料界面結(jié)構(gòu)模型。20世 紀(jì)90年代初，人們發(fā)現(xiàn)了納米顆粒硅和多孔硅在室溫下的在光致可見(jiàn)光區(qū)的發(fā) 光現(xiàn)象。當(dāng)粒子尺寸與光波波長(zhǎng)、電子DeBroglie波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或 透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，晶體的周期性邊界條件受到破壞，非晶 態(tài)納米微粒的顆粒表面層附近原子密度減小，導(dǎo)致聲、光、電、磁、熱、力學(xué)等 特性呈現(xiàn)突變的現(xiàn)象。如納米材料的光吸收明顯加大，并產(chǎn)生吸收峰的等離子共 振偏移；內(nèi)置納米復(fù)合共振薄膜光學(xué)屬性對(duì)倏逝波和金屬表面等離子體振蕩波存 在影響，這種內(nèi)置納米復(fù)合共振薄膜結(jié)構(gòu)屬性能影響共振峰半波寬度、共振波長(zhǎng) 和共振峰數(shù)。
SPR (SurfacePlasmonResonance,表面等離子體波共振)效應(yīng)是由光波與金 屬電子相互作用而引起的一種光電子現(xiàn)象，屬于等離子體物理學(xué)和量子場(chǎng)理論的 范疇，它對(duì)金屬膜層和介質(zhì)層屬性的微小變化均非常敏感。當(dāng)光入射到基體與金 屬交界面之上并發(fā)生衰減全反射時(shí)，倏逝光波與SPW (Surface Plasmon Wave, 表面等離子體波)發(fā)生耦合。若沿界面的光波矢量分量與SPW的矢量分量相等， 則發(fā)生SPR現(xiàn)象，入射光能量被大量吸收，致使反射光能量顯著減少。此時(shí)入射光的入射角叫做共振角，其波長(zhǎng)叫做共振波長(zhǎng)。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)以Kretschmann結(jié)構(gòu)(見(jiàn)附圖2)為模型的棱鏡SPR傳感器已進(jìn)行了多年的研究，開(kāi)發(fā)出多種可在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的SPR生化傳感器。此形式1968年由德國(guó)學(xué)者Kretschmann在 "Radiative decay of non-radiative surfaceplasmons excited by light" —文中首先提出。傳感器組成為等腰直角棱鏡的底面上涂鍍一層金屬膜，金屬膜外有樣品池來(lái)裝載待測(cè)液體樣本。
棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)主要有角度調(diào)制、相位調(diào)制、強(qiáng)度調(diào)制和波長(zhǎng)調(diào)制四種調(diào)制形式，四種方式都有著普遍的應(yīng)用。1988年由Zhang等人組建了第一套基于波長(zhǎng)調(diào)制方式的棱鏡SPR傳感器系統(tǒng)，檢測(cè)了丙酮水溶液的折射率變化情況，該文章并發(fā)表在Electro丄ett期刊上。其檢測(cè)系統(tǒng)組成為白光光源、多模光纖、光纖SPR傳感器、凸透鏡、多模光纖、光譜儀及與光譜儀相連的計(jì)算機(jī)組成
上述檢測(cè)系統(tǒng)組成形式能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度上的折射率檢測(cè)。目前波長(zhǎng)調(diào)制型的SPR棱鏡傳感器大都通過(guò)檢測(cè)能夠準(zhǔn)確反映SPR共振光譜位置與形狀的特性參量如共振波長(zhǎng)、共振峰強(qiáng)度以及共振峰半波寬度隨環(huán)境介質(zhì)折射率變化的敏感特性來(lái)獲取目標(biāo)檢測(cè)信息。但是由于傳統(tǒng)基于波長(zhǎng)調(diào)制的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際檢測(cè)中單個(gè)共振峰半波寬度達(dá)到lOOnm以上，并且隨著共振峰位紅移還存在半波寬度展寬的現(xiàn)象。這限制了特定工作波段的共振峰數(shù)(即實(shí)際檢測(cè)通道數(shù))，而且還壓縮了每個(gè)共振峰所對(duì)應(yīng)的檢測(cè)波段，影響到系統(tǒng)檢測(cè)的分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供了一種共振峰數(shù)可調(diào)的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)。其中共振峰數(shù)個(gè)數(shù)取決于內(nèi)置復(fù)合薄膜分子與金屬膜間電荷之間轉(zhuǎn)移的方向，即改變內(nèi)置復(fù)合薄膜的折射率和厚度能控制共振峰數(shù)。
一種基于內(nèi)置調(diào)制層的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，依次由由光源、多模光纖、棱鏡SPR傳感器、凸透鏡、通過(guò)多模光纖接受上述凸透鏡傳來(lái)光線的光譜儀與上述光譜儀相連的計(jì)算機(jī)組成，其特征在于在上述棱鏡SPR傳感器的棱鏡表面與其金屬膜之間增覆光學(xué)調(diào)制薄膜；上述光學(xué)調(diào)制薄膜的折射率為w，厚度為d,其中M和d的值根據(jù)某一波長(zhǎng)段所需共振峰個(gè)數(shù)，利用多層薄膜反射理論模型仿真方法確定。
上述光學(xué)調(diào)制薄膜的折射率為"，厚度為d,根據(jù)某一波長(zhǎng)段所需共振峰個(gè) 數(shù)，利用多層薄膜反射理論模型仿真方法確定n和rf的值。
一般常見(jiàn)的氟化物、氧化物、硫化物均可以用作光學(xué)調(diào)制薄膜的材料，但是 要求所選材料在光源的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有良好的透光性，且能較好的與棱鏡和金屬 膜粘合，MgF2、 Ta205、 ZnS、 CdSe、 Ti02等均是可供選擇的材料。
光學(xué)調(diào)制薄膜內(nèi)置于棱鏡和金屬膜之間時(shí)，將會(huì)對(duì)以倏逝波形式滲透出棱鏡 的入射光波和金屬膜表面等離子體波振蕩波均產(chǎn)生影響，并激勵(lì)出多個(gè)共振模 式，而每個(gè)共振模式對(duì)應(yīng)的共振吸收峰位和峰形又與Drude金屬(如Au、 Ag、 Cu)顆粒的尺度屬性、介電屬性及與其復(fù)合的內(nèi)置光學(xué)薄膜屬性密切相關(guān)。這 種內(nèi)置光學(xué)調(diào)制薄膜對(duì)共振激勵(lì)光波和金屬表面等離子體波矢量同時(shí)具備良好 調(diào)節(jié)特性。
共振光譜峰數(shù)可調(diào)原理說(shuō)明
結(jié)合模式耦合理論和Mie理論可知，當(dāng)金屬膜層與不同屬性的金屬、半導(dǎo) 體或絕緣體層狀薄膜復(fù)合時(shí)，將形成性能獨(dú)特的光電復(fù)合薄膜。 一方面當(dāng)復(fù)合薄 膜分子將與金屬膜分子存在強(qiáng)烈化學(xué)作用時(shí)，薄膜分子與金屬膜間可發(fā)生電子轉(zhuǎn) 移，從而改變金屬膜內(nèi)部自由電子的密度，致使金屬膜的表面等離子體波矢量發(fā) 生變化；另一方面不同波長(zhǎng)的入射光波由纖芯基體經(jīng)過(guò)內(nèi)置層狀調(diào)制薄膜到達(dá)金 屬膜層表面?zhèn)鞑r(shí)，將會(huì)形成若干具有不同波矢量的倏逝波場(chǎng)。因此當(dāng)這些倏逝 波場(chǎng)與經(jīng)復(fù)合薄膜調(diào)制的金屬表面等離子體振蕩波場(chǎng)波矢相匹配時(shí)，理論上將會(huì) 在不同光波段激發(fā)SPR共振效應(yīng)。由此形成的共振激勵(lì)峰數(shù)和半波寬度則取決 于內(nèi)置調(diào)制薄膜分子與金屬膜間電荷之間轉(zhuǎn)移的方向。
從Drude金屬納米顆粒屬性角度分析，表面等離子體振蕩屬于伴隨電子疏密 的縱波，直接依賴于金屬粒子中的自由電子密度。根據(jù)電子平均自由程的經(jīng)典理 論，金屬納米顆粒尺寸的改變將直接影響其介電函數(shù)虛部變化，進(jìn)而對(duì)SPR共 振吸收峰寬度和強(qiáng)度產(chǎn)生影響，表面等離子體振蕩波隨粒徑、長(zhǎng)徑比和顆粒間隙 變化，從而為從原理上實(shí)現(xiàn)共振峰半波寬度大幅縮減創(chuàng)造條件。
模式耦合理論根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，光是一種電磁波，棱鏡是一種具 有特定邊界條件的光波導(dǎo)。在棱鏡中傳播的光波遵從麥克斯韋方程組，由此可導(dǎo) 出描述光波傳輸特性的波導(dǎo)場(chǎng)方程為-.V2vF + ;irV = 0 (1)其中甲為光波的電場(chǎng)矢量E和磁場(chǎng)矢量H的各分量，在直角坐標(biāo)系中可寫成
義為光波的橫向傳播常數(shù)，即波矢A的橫向分量，定義為
義=(謂2 _,)1/2 = ("o、2 -,)1/2 (3)
式中"為光波的頻率；s,w分別為纖芯的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率；A:。表示光波在真空中的波數(shù)；"表示軸向傳播常數(shù)，定義為
= sin <9 (4)式中^為波矢與纖芯徑向夾角， 為棱鏡折射率。
根據(jù)棱鏡折射率分布規(guī)律和給定的邊界條件，即可求出E和H的全部分量表達(dá)式，確定光波的場(chǎng)分布形式。光波場(chǎng)方程有許多分立的解，每個(gè)特解代表一個(gè)能在棱鏡波導(dǎo)中獨(dú)立傳播的電磁場(chǎng)分布，即所謂波場(chǎng)或模式。定義耦合系數(shù)衡量模式之間的匹配程度。
Mie理論介質(zhì)中的微小顆粒對(duì)入射光的散射特性與散射顆粒的粒徑大小及其相對(duì)折射率有關(guān)，反映其散射特性的物理量有強(qiáng)度函數(shù)、散射系數(shù)、吸收系數(shù)及消光系數(shù)等。Mie理論是對(duì)處于均勾介質(zhì)中的各向均勾同性的單個(gè)介質(zhì)球在單色平行光照射下的麥克思韋方程邊界條件的嚴(yán)格數(shù)學(xué)解，它是物理光學(xué)的一個(gè)重要分支。
Drude金屬納米顆粒屬性金屬納米顆粒由于尺寸小，表面積大,表面能高,位于表面的原子占相當(dāng)大的比例。這些表面原子處于嚴(yán)重的缺位狀態(tài),因此其活性極高,極不穩(wěn)定,遇見(jiàn)其它原子時(shí)很快結(jié)合，使其穩(wěn)定化。這種高能量的表面原子，不但引起納米粒子表面原子輸運(yùn)和結(jié)構(gòu)的變化，同時(shí)也引起表面電子自旋構(gòu)象和電子能譜的變化。
上述'基于內(nèi)調(diào)制層的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，其主要特征在于在傳統(tǒng)的棱鏡SPR傳感器的纖芯和金屬膜之間增覆光學(xué)調(diào)制薄膜，使得內(nèi)置納米復(fù)合共振薄膜對(duì)共振激勵(lì)光波和金屬表面等離子體波矢量同時(shí)具備良好調(diào)節(jié)特性。實(shí)現(xiàn)真正意義上的分布式SPR效應(yīng)激勵(lì)模型，且與傳統(tǒng)SPR傳感器相比的折射率測(cè)量范圍得到增加，同時(shí)也為研究具備中心波長(zhǎng)和帶阻可調(diào)功能的可見(jiàn)近紅外波段新型棱鏡SPR濾波器提供技術(shù)儲(chǔ)備并能夠調(diào)節(jié)共振激勵(lì)峰半波寬度。
本發(fā)明中的光學(xué)調(diào)制薄膜的薄膜分子與金屬膜間可發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，從而改變 金屬膜內(nèi)部自由電子的密度，致使金屬膜的表面等離子體波矢量發(fā)生變化，不同 波長(zhǎng)的入射光波由纖芯經(jīng)過(guò)調(diào)制薄膜到達(dá)金屬膜層表面?zhèn)鞑r(shí)，將會(huì)形成若干具 有不同波矢量的倏逝波場(chǎng)。因此當(dāng)這些倏逝波場(chǎng)與經(jīng)薄膜調(diào)制的金屬表面等離子 體振蕩波場(chǎng)波矢相匹配時(shí)，理論上將會(huì)在不同光波段激發(fā)SPR共振效應(yīng)。所以通 過(guò)改變光學(xué)調(diào)制薄膜的厚度和折射率，可以改變反射光譜的半波寬度及共振光譜 峰位和數(shù)量。
本發(fā)明的有益效果是通過(guò)對(duì)這種內(nèi)置光學(xué)調(diào)制薄膜共振激勵(lì)模型的研究， 可以減少共振光譜的半波寬度，并有希望實(shí)現(xiàn)對(duì)共振光譜峰位和數(shù)量的有效控 制。由于SPR效應(yīng)主要發(fā)生于400 卯0nm,并表現(xiàn)出良好的帶阻濾波特性，因 此可以為研究具備中心波長(zhǎng)和帶阻可調(diào)功能的可見(jiàn)近紅外波段新型棱鏡SPR濾 波器提供技術(shù)儲(chǔ)備。


圖1是基于內(nèi)調(diào)制層的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)組成示意圖。
圖2是傳統(tǒng)的棱鏡SPR傳感器組成示意圖。
圖3是增覆內(nèi)調(diào)制層的棱鏡SPR傳感器組成示意圖。
圖4是增覆與為增覆內(nèi)調(diào)制層的光譜對(duì)比仿真圖。
圖5是不同折射率的內(nèi)調(diào)制層對(duì)應(yīng)的共振光譜仿真圖。
圖6是不同厚度的內(nèi)調(diào)制層對(duì)應(yīng)的共振光譜仿真圖。
圖7是內(nèi)調(diào)制層n為3.5, d為200nm的共振光譜仿真圖。 圖中的標(biāo)號(hào)名稱l.光源，2.多模光纖，3.棱鏡SPR傳感器，4.凸透鏡，5.多 模光纖，6.光譜儀，7.USB數(shù)據(jù)線，8.計(jì)算機(jī)，9.棱鏡，IO.金屬膜，11.樣品 池，12.光學(xué)調(diào)制薄膜。
具體實(shí)施例方式
由圖1可知，本發(fā)明的基于內(nèi)調(diào)制層的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)的具體組 成是，寬帶光源(可用HL-2000鹵鎢寬帶光源)發(fā)出的光經(jīng)多模光纖、棱鏡SPR 傳感器上，經(jīng)凸透鏡、多模光纖、并傳入光譜儀(可用USB2000型光譜儀)上，上述光譜儀通過(guò)USB數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)相連。其特征在于在上述棱鏡SPR傳感器的棱鏡與金屬膜之間增覆光學(xué)調(diào)制薄膜。計(jì)算機(jī)釆用濾波算法對(duì)采集到的光譜進(jìn)行分析，得到較為光滑的反射光歸一化強(qiáng)度與入射光波長(zhǎng)之間的關(guān)系曲線。然后掃略此曲線，找到曲線上共振波谷最低點(diǎn)，亦即發(fā)生SPR效應(yīng)后能量的最大衰減點(diǎn)。該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)波長(zhǎng)值就是能反映出待測(cè)物體折射率變化的共振波長(zhǎng)。
傳統(tǒng)光纖SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)示意圖與圖1所示類似，差別在于棱鏡傳感器的棱鏡與金屬膜之間沒(méi)有增覆光學(xué)調(diào)制層。該系統(tǒng)也是在計(jì)算機(jī)內(nèi)采用濾波算法對(duì)采集到的光譜進(jìn)行分析，得到較為光滑的反射光歸一化強(qiáng)度與入射光波長(zhǎng)之間的關(guān)系曲線。然后掃略此曲線，找到曲線上共振波谷最低點(diǎn)，在該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)上讀出共振波長(zhǎng)值。上述檢測(cè)系統(tǒng)組成形式能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度上能夠準(zhǔn)確反映SPR共振光譜位置與形狀的特性參量如共振波長(zhǎng)、共振峰強(qiáng)度以及共振峰半波寬度隨環(huán)境介質(zhì)折射率變化的敏感特性來(lái)獲取目標(biāo)檢測(cè)信息。但是由于傳統(tǒng)激勵(lì)薄膜與結(jié)構(gòu)的共振能量耦合效率低下，直接影響到共振激勵(lì)效果，限制了SPR效應(yīng)的靈敏性、特異性、檢測(cè)效率、共振波長(zhǎng)分辨率，共振激勵(lì)峰數(shù)及其對(duì)應(yīng)檢測(cè)波段。
圖2是棱鏡SPR傳感器組成示意圖。它包括棱鏡、棱鏡表面增鍍的金屬膜(金、銀等)和樣品池。當(dāng)用于生化檢測(cè)時(shí)，金屬膜表面通常會(huì)固定一種具特異識(shí)別屬性的分子即配體，監(jiān)控溶液中的被分析物與該配體的結(jié)合過(guò)程。在復(fù)合物形成或解離過(guò)程中，金屬膜表面溶液的折射率發(fā)生變化，隨即被棱鏡SPR傳感器檢測(cè)出來(lái)。
圖3是增覆內(nèi)調(diào)制層的棱鏡SPR傳感器的組成示意圖，它包括棱鏡、傳感面增鍍的光學(xué)調(diào)制薄膜、金屬膜和樣品池。正是由于光學(xué)調(diào)制薄膜分子與金屬膜分子存在強(qiáng)烈化學(xué)作用時(shí)，薄膜分子與金屬膜間可發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，從而改變金屬膜內(nèi)部自由電子的密度，致使金屬膜的表面等離子體波矢量發(fā)生變化；不同波長(zhǎng)的入射光波由纖芯基體經(jīng)過(guò)內(nèi)置層狀復(fù)合薄膜到達(dá)金屬膜層表面?zhèn)鞑r(shí)，將會(huì)形成若干具有不同波矢量的倏逝波場(chǎng)，當(dāng)這些倏逝波場(chǎng)與經(jīng)光學(xué)薄膜調(diào)制的金屬表面等離子體振蕩波場(chǎng)波矢相匹配時(shí)，理論上將會(huì)在不同光波段激發(fā)SPR共振效應(yīng)。通過(guò)控制這種內(nèi)置調(diào)制薄膜介電與厚度屬性實(shí)現(xiàn)對(duì)共振峰位及共振峰個(gè)數(shù)的微調(diào)和粗調(diào)。圖4是在棱鏡和金屬膜之間增覆光學(xué)調(diào)制薄膜的棱鏡SPR傳感器和未增覆
光學(xué)調(diào)制薄膜的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)樣品的對(duì)比共振光譜仿真圖。橫坐標(biāo)是入
射光波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)是反射率。仿真時(shí)采用波長(zhǎng)范圍為400 1000mn的寬帶光源，
金屬膜是厚度為55nm的金，內(nèi)置調(diào)制層是厚度為200mn的CdSe (折射率3.5)
光線入射角為80° 。從圖中可以明顯看出增覆光學(xué)調(diào)制層后，半波寬度變小，
且共振波峰個(gè)數(shù)增加。該仿真圖是利用Matlab軟件實(shí)現(xiàn)的。其中仿真是根據(jù)
Maxwell方程推出的P偏振光反射率得到的。
,k = r01+r12exp(。、^2) (5) 1 + roiri2 exp(/2&zld2)
r。u為'未增覆內(nèi)調(diào)制層的P偏振光的反射率,&表示金屬膜厚度。
r","=￡iz￡i w = 0,l,2; w = w + l (6)
"V加 "m'"z
其中&、 e;、 ^分別表示棱鏡、金屬膜和待測(cè)液體的介電常數(shù)；/y、 l和^ 分別表示入射光波及倏逝波在棱鏡、金屬膜和待測(cè)液體中傳播時(shí)沿z軸方向的波 矢分量；
/ = 0,1,2 (7)
^為表面等離子體振蕩波波矢在交界面平行方向的分量，入射光在"中以 角度0入射時(shí)，沿交界面平行方向的色散方程為
t = /^sin0 (8)
式(8)中w表示表面等離子體振蕩波的頻率，c表示光速。
0123 l + W23exp(zK) &23為增覆光學(xué)調(diào)制層的P偏振光的反射率，力表示光學(xué)調(diào)制層厚度。其中 &n2 + 。3eXp(，《2)慫表示金屬膜厚度，&、 ￡;、 &、 G分別表示棱鏡、調(diào)
制層、金屬膜和樣品池的待測(cè)液體的介電常數(shù)；fe。、 ^、 b和fe分別表示入射 光波及倏逝波在棱鏡、調(diào)制層、金屬膜和待測(cè)液體中傳播時(shí)沿交界面垂直方向的 波矢分量；<formula>formula see original document page 10</formula>圖5是改變光學(xué)調(diào)制薄膜折射率對(duì)應(yīng)的共振光譜的仿真圖。采用波長(zhǎng)范圍為400 1000nm的寬帶光源，金屬膜是厚度為55nm的金，光線入射角為80°進(jìn)行仿真，其本原理同圖4。通過(guò)改變光學(xué)調(diào)制薄膜的折射率，可以控制共振波峰的個(gè)數(shù)和位置。通過(guò)各共振光譜的比對(duì)，本專利選取折射率為3.5的CdSe作為薄.膜材料。
圖6是固定折射率改變光學(xué)調(diào)制薄膜的厚度對(duì)應(yīng)的共振光譜的仿真圖，釆用波長(zhǎng)范圍為400 1000nm的寬帶光源，金屬膜是厚度為55nm的金，內(nèi)置調(diào)制層是折射率為3.5的CdSe,光線入射角為80°進(jìn)行仿真，其本原理同圖4。通過(guò)改變薄膜的厚度，同樣可以控制反射光譜的共振峰數(shù)和位置。隨著厚度的增加，共振波峰個(gè)數(shù)增加。根據(jù)比較不同厚度對(duì)應(yīng)的共振光譜，本專利選取的薄膜厚度為200亂
圖7是選擇折射率為3.5的CdSe作為光學(xué)調(diào)制薄膜材料，增覆的厚度為200nm時(shí)所得到的共振光譜的仿真圖。該圖釆用的各個(gè)參數(shù)與圖4相同。
權(quán)利要求
1、一種基于內(nèi)置調(diào)制層的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，依次由由光源(1)、多模光纖(2)、棱鏡SPR傳感器(3)、凸透鏡(4)、通過(guò)多模光纖(5)接受上述凸透鏡(4)傳來(lái)光線的光譜儀(6)與上述光譜儀相連的計(jì)算機(jī)(8)組成，其特征在于在上述棱鏡SPR傳感器(3)的棱鏡(9)表面與其金屬膜(10)之間增覆光學(xué)調(diào)制薄膜(12)上述光學(xué)調(diào)制薄膜的折射率為n，厚度為d，其中n和d的值根據(jù)某一波長(zhǎng)段所需共振峰個(gè)數(shù)，利用多層薄膜反射理論模型仿真方法確定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)調(diào)制層的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于所述的光學(xué)調(diào)制薄膜可供選擇的材料包括MgF2、 Ta205、 ZnS、 CdSe、 Ti02等。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)調(diào)制層的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于根據(jù)在400nm 1000nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)需要的共振峰的個(gè)數(shù)為3個(gè)，所增覆 的光學(xué)調(diào)制薄膜材料為CdSe，折射率為3.5,厚度為200nm。
全文摘要
一種基于內(nèi)置調(diào)制層的棱鏡SPR傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，屬于表面等離子體波傳感器技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)依次由光源(1)、多模光纖(2)、棱鏡SPR傳感器(3)、凸透鏡(4)、通過(guò)多模光纖(5)接受上述凸透鏡(4)傳來(lái)光線的光譜儀(6)與上述光譜儀相連的計(jì)算機(jī)(8)組成，其特征在于在上述棱鏡SPR傳感器(3)的棱鏡(9)表面與其金屬膜(10)之間增覆光學(xué)調(diào)制薄膜(12)；上述光學(xué)調(diào)制薄膜的折射率為n，厚度為d，其中n和d的值根據(jù)某一波長(zhǎng)段所需共振峰個(gè)數(shù)，利用多層薄膜反射理論模型仿真方法確定。該系統(tǒng)具有對(duì)反射光譜共振峰個(gè)數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)的功能。
文檔編號(hào)G01N21/17GK101598665SQ20091003296
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者艷 萬(wàn), 劉宏月, 捷 曾, 梁大開(kāi), 王曉潔 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)