光學(xué)元件、分析裝置、分析方法及電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光學(xué)元件、分析裝置、分析方法及電子設(shè)備。提供基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度大的光學(xué)元件。本發(fā)明的光學(xué)元件（100）包括以第一方向?yàn)楹穸确较虻慕饘賹樱?0），沿第一方向與金屬層（10）分離設(shè)置的金屬粒子（30），以及使金屬層（10）和金屬粒子（30）分離的透光層（20），金屬粒子（30）的第一方向的大小T滿足3nm≤T≤14nm的關(guān)系，金屬粒子（30）的與第一方向正交的第二方向的大小D滿足30nm≤D＜50nm的關(guān)系。
【專利說明】光學(xué)元件、分析裝置、分析方法及電子設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及光學(xué)元件、分析裝置、分析方法及電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]以醫(yī)療/健康領(lǐng)域?yàn)槭?，在環(huán)境、食品、治安等領(lǐng)域中，正尋求高靈敏度、高精度、迅速且簡便地檢測微量物質(zhì)的傳感技術(shù)。作為傳感的對象的微量物質(zhì)分支非常多，例如細(xì)菌、病毒、蛋白質(zhì)、核酸、各種抗原/抗體等生物體關(guān)聯(lián)物質(zhì)，以及包含無機(jī)分子、有機(jī)分子、高分子的各種化合物都是傳感的對象。現(xiàn)有技術(shù)中，經(jīng)過采樣、分析、解析進(jìn)行微量物質(zhì)的檢測，需要專用的裝置，且要求檢查操作者熟練，因此大多難以當(dāng)場分析。因此，到得到檢查結(jié)果為止需要很長時(shí)期(數(shù)日以上)。在傳感技術(shù)中，對迅速且簡便的要求非常強(qiáng)，因此希望開發(fā)能夠與該要求對應(yīng)的傳感器。
[0003]例如，由于期待比較容易集成化、不易受到檢查/測定環(huán)境的影響，因此對利用表面等離子體共振(SPR:Surface Plasmon Resonance)的傳感器,和利用表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS:Surface 一 Enhanced Raman Scattering)的傳感器的關(guān)注不斷提高。
[0004]作為這樣的傳感器，專利文獻(xiàn)I中公開了具備在基板上形成的等離子體共振鏡、在共振鏡上形成的電介質(zhì)層、在電介質(zhì)層上形成并由等離子體共振粒子的周期陣列構(gòu)成的等離子體共振粒子層的GSPP (Gap type Surface Plasmon Polariton:間隙式表面等離子體激元)構(gòu)造。這樣的傳感器優(yōu)選基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體(SP =SurfacePlasmon)的光的增強(qiáng)度大。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4806411號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在上述專利文獻(xiàn)I中，記載了等離子體共振粒子的尺寸為50nm?200nm,粒子間間隔為在粒子尺寸上加O及20nm的值，以及電介質(zhì)層的厚度為2nm?40nm。
[0009]然而，在具備如上所述的粒子等的專利文獻(xiàn)I的傳感器中，根據(jù)由光照射激勵(lì)的表面等離子體而增大光的增強(qiáng)度的效果，難說一定是充分的。
[0010]本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而做出的，其若干方式的目的之一在于，提供基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度大的光學(xué)元件及分析方法。另外，本發(fā)明的若干方式的目的之一在于，提供包含上述光學(xué)元件的分析裝置及電子設(shè)備。
[0011]本發(fā)明的光學(xué)元件包括:
[0012]以第一方向?yàn)楹穸确较虻慕饘賹樱?br> [0013]沿所述第一方向與所述金屬層分離設(shè)置的金屬粒子，以及
[0014]使所述金屬層和所述金屬粒子分離的透光層，
[0015]所述金屬粒子的所述第一方向的大小T，[0016]滿足3nm≤T≤14nm的關(guān)系，
[0017]所述金屬粒子的與所述第一方向正交的第二方向的大小D，
[0018]滿足30nm ^ D < 50nm 的關(guān)系。
[0019]依據(jù)這樣的光學(xué)元件，基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度大。
[0020]在本發(fā)明的光學(xué)元件中，
[0021]所述D可以滿足30nm < D < 40nm的關(guān)系。
[0022]依據(jù)這樣的光學(xué)元件，能夠進(jìn)一步增大基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度。
[0023]在本發(fā)明的光學(xué)元件中，
[0024]所述T可以滿足3nm≤T≤6nm的關(guān)系。 [0025]依據(jù)這樣的光學(xué)元件，能夠進(jìn)一步增大基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度。
[0026]在本發(fā)明的光學(xué)元件中，可以:
[0027]所述金屬粒子在所述第二方向以及與所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向具有間距P而配置成矩陣狀，
[0028]所述P滿足60nm ^ P ^ 140nm的關(guān)系。
[0029]依據(jù)這樣的光學(xué)元件，能夠進(jìn)一步增大基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度。
[0030]本發(fā)明的光學(xué)元件中，可以:
[0031]所述透光層包含氧化硅，
[0032]所述透光層的所述第一方向的厚度G滿足IOnm ^ G ^ 150nm,或，200nm≤G≤350nm的關(guān)系。
[0033]依據(jù)這樣的光學(xué)元件，能夠進(jìn)一步增大基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度。
[0034]在本發(fā)明的光學(xué)元件中，可以:
[0035]所述透光層是具有正的介電常數(shù)的電介質(zhì)，
[0036]二級峰的增強(qiáng)度SQRT比初級峰增強(qiáng)度SQRT大或相等，
[0037]所述透光層的所述第一方向的厚度G設(shè)定為在所述二級峰的增強(qiáng)度SQRT的厚度。
[0038]依據(jù)這樣的光學(xué)元件，通過將透光層的厚度設(shè)為作為折射率穩(wěn)定的厚度的在二級峰的增強(qiáng)度SQRT的厚度，能夠更可靠地增大基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度。
[0039]在本發(fā)明的光學(xué)元件中，
[0040]照射具有比所述T及所述D大的波長的光時(shí)，可以增強(qiáng)拉曼散射光。
[0041]依據(jù)這樣的光學(xué)元件，基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度大。
[0042]本發(fā)明的分析裝置包括:
[0043]本發(fā)明的光學(xué)元件，
[0044]向所述光學(xué)元件照射光的光源，以及
[0045]檢測與來自所述光源的光的照射相應(yīng)地從所述光學(xué)元件放射的光的檢測器。
[0046]依據(jù)這樣的分析裝置，由于包含本發(fā)明的光學(xué)元件，因此能夠容易地進(jìn)行微量物質(zhì)的檢測、測定。
[0047]在本發(fā)明的分析裝置中，
[0048]所述檢測器可以檢測被所述光學(xué)元件增強(qiáng)的拉曼散射光。
[0049]依據(jù)這樣的分析裝置，能夠容易地進(jìn)行微量物質(zhì)的檢測、測定。
[0050]在本發(fā)明的分析裝置中，
[0051]所述光源可以向所述光學(xué)元件照射具有比所述T及所述D大的波長的光。
[0052]依據(jù)這樣的分析裝置，能夠容易地進(jìn)行微量物質(zhì)的檢測、測定。
[0053]本發(fā)明的分析方法，是向光學(xué)元件照射光、檢測根據(jù)所述光的照射而從所述光學(xué)元件放射的光并分析對象物的分析方法，
[0054]所述光學(xué)元件包括:
[0055]以第一方向?yàn)楹穸确较虻慕饘賹樱?br> [0056]沿所述第一方向與所述金屬層分離設(shè)置的金屬粒子，以及
[0057]使所述金屬層和所述金屬粒子分離的透光層，
[0058]所述金屬粒子的所述第一方向的大小T滿足3nm≤T≤14nm的關(guān)系，
[0059]所述金屬粒子的與所述第一方向正交的第二方向的大小D滿足30nm ≤ D ≤ 50nm的關(guān)系。
[0060]依據(jù)這樣的分析方法，能夠增大基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度，并能夠容易地進(jìn)行微量物質(zhì)的檢測、測定。
[0061]本發(fā)明的電子設(shè)備包括:
[0062]本發(fā)明的分析裝置，
[0063]基于來自所述檢測器的檢測信息運(yùn)算健康醫(yī)療信息的運(yùn)算部，
[0064]存儲所述健康醫(yī)療信息的存儲部，以及
[0065]顯示所述健康醫(yī)療信息的顯示部。
[0066]依據(jù)這樣的電子設(shè)備，由于包括本發(fā)明的分析裝置，因此能夠容易地進(jìn)行微量物質(zhì)的檢測，并能夠提供高精度的健康醫(yī)療信息。
[0067]在本發(fā)明的電子設(shè)備中，所述健康醫(yī)療信息可以包含關(guān)于從包括細(xì)菌、病毒、蛋白質(zhì)、核酸及抗原/抗體的組中選擇的至少一種生物體關(guān)聯(lián)物質(zhì)，或者從無機(jī)分子及有機(jī)分子選擇的至少一種化合物的有無或數(shù)量的信息。
[0068]依據(jù)這樣的電子設(shè)備，能夠提供有用的健康醫(yī)療信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0069]圖1是示意性地示出本實(shí)施方式的光學(xué)元件的立體圖。
[0070]圖2是示意性地示出本實(shí)施方式的光學(xué)元件的俯視圖。
[0071]圖3是示意性地示出本實(shí)施方式的光學(xué)元件的截面圖。
[0072]圖4是示意性地示出本實(shí)施方式的光學(xué)元件的截面圖。
[0073]圖5是示出Ag、Au及Cu的介電常數(shù)的波長特性的圖表。
[0074]圖6是示出Al及Pt的介電常數(shù)的波長特性的圖表。
[0075]圖7是本實(shí)施方式的分析裝置的示意圖。
[0076]圖8是本實(shí)施方式的電子設(shè)備的示意圖。[0077]圖9是示意性地示出實(shí)驗(yàn)例涉及的模型的截面圖。
[0078]圖10是示出實(shí)驗(yàn)例涉及的模型的SiO2層的厚度和增強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0079]圖11是示出實(shí)驗(yàn)例涉及的模型的激勵(lì)波長和增強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0080]圖12是示出實(shí)驗(yàn)例涉及的模型的Ag粒子的直徑及厚度與增強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0081]圖13是示出實(shí)驗(yàn)例涉及的模型的激勵(lì)波長和增強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0082]圖14是示出實(shí)驗(yàn)例涉及的模型的激勵(lì)波長和增強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0083]圖15是示出實(shí)驗(yàn)例涉及的模型的激勵(lì)波長與增強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0084]圖16是示出實(shí)驗(yàn)例涉及的模型的激勵(lì)波長和增強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0085]圖17是示出實(shí)驗(yàn)例涉及的模型的激勵(lì)波長與增強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0086]圖18是示出實(shí)驗(yàn)例涉及的模型的Ag粒子的間距和增強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
[0087]圖19是示出實(shí)驗(yàn)例涉及的模型的激勵(lì)波長與反射率的關(guān)系的圖表。
[0088]符號說明
[0089]I…基板，10…金屬層，20…透光層，30…金屬粒子，100…光學(xué)元件，200…光源，300…檢測器，1000…分析裝置，2000…電子設(shè)備，2010…運(yùn)算部，2020…存儲部，2030…顯
示部
【具體實(shí)施方式】
[0090]以下，使用附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。此外，以下說明的實(shí)施方式，并非不合理地限定權(quán)利要求書所記載的本發(fā)明的內(nèi)容。另外，以下說明的結(jié)構(gòu)的不一定全部都是本發(fā)明必需的結(jié)構(gòu)要件。
[0091]1.光學(xué)元件
[0092]首先，參照【專利附圖】

【附圖說明】本實(shí)施方式的光學(xué)元件。圖1是示意性地示出本實(shí)施方式的光學(xué)元件100的立體圖。圖2是示意性示出本實(shí)施方式的光學(xué)元件100的俯視圖。圖3是示意性示出本實(shí)施方式的光學(xué)元件100的圖2的II1-1II線截面圖。圖4是示意性地示出本實(shí)施方式的光學(xué)元件100的圖2的IV-1V線截面圖。
[0093]此外，在圖1~圖4及以下所示的圖8中，作為互相正交的3個(gè)軸，圖示出X軸、Y軸、Z軸。另外，以下，稱與X軸平行的方向?yàn)閄軸方向(第二方向)，與Y軸平行的方向?yàn)閅軸方向(第三方向)，與Z軸平行的方向?yàn)閆軸方向(第一方向)。
[0094]如圖1~圖4所示，光學(xué)元件100包括金屬層10和金屬粒子30。而且，光學(xué)元件100能夠包括基板I和透光層20。
[0095]1.1.金屬層
[0096]金屬層10只要提供不透過光的金屬的表面，則并無特別限定，例如，可以是厚板狀，也可以具有薄膜、層或膜的形狀。金屬層10例如可設(shè)于基板I上。作為基板1，例如可舉出玻璃基板、硅基板、樹脂基板等。設(shè)有基板I的金屬層10的面的形狀并無特別限定。基板I在金屬層10的表面形成規(guī)則構(gòu)造的情況下可以具有與其規(guī)則構(gòu)造對應(yīng)的表面，在使金屬層10的表面為平面的情況下可以具有平坦的表面(平面)。在圖示的例中，在基板I的表面(平面)上設(shè)有金屬層10。
[0097]在此，使用“平面”的表達(dá)方式，該表達(dá)方式并非指表面沒有任何凹凸的平坦(光滑)的數(shù)學(xué)上嚴(yán)格的平面。例如，在表面既有存在因構(gòu)成的原子導(dǎo)致的凹凸、和由構(gòu)成的物質(zhì)的二次構(gòu)造(結(jié)晶、粒塊、粒界等)導(dǎo)致的凹凸等的情況，也有從微觀來看并非嚴(yán)格的平面的情況。然而，即使在那樣的情況下，如果以更宏觀的視點(diǎn)來看，這些凹凸并不顯眼，即使稱表面為平面，也觀測不出有何問題。因此，在本說明書中，只要在這樣更宏觀的視點(diǎn)下觀察時(shí)能夠識別為平面，則稱其為平面。
[0098]另外，在本說明書中，定義金屬層10的厚度方向?yàn)閆軸方向(第一方向)。例如，在基板I的表面設(shè)有金屬層10時(shí),基板I的表面的法線方向?yàn)閆軸方向。
[0099]金屬層10例如能夠利用蒸鍍、濺射、鑄造、機(jī)械加工等方法形成。金屬層10可設(shè)于基板I的表面的整個(gè)面，也可設(shè)于基板I的表面的一部分。金屬層10的厚度例如能夠?yàn)镮Onm以上Imm以下，優(yōu)選為20nm以上100 μ m,更優(yōu)選為30nm以上I μ m以下。
[0100]金屬層10由如下的金屬構(gòu)成:存在由入射光賦予的電場和由該電場誘導(dǎo)的極化反相位振動(dòng)的電場的金屬，即，在賦予特定的電場時(shí)，能夠具有介電函數(shù)的實(shí)數(shù)部具有負(fù)值(具有負(fù)的介電常數(shù))，虛數(shù)部的介電常數(shù)比實(shí)數(shù)部的介電常數(shù)的絕對值小的介電常數(shù)的金屬。作為能夠具有可見光區(qū)域的這樣的介電常數(shù)的金屬的例子，能夠例舉金、銀、鋁、銅及其合金等。另外，金屬層10的表面(第一方向的端面)可以為特定的結(jié)晶面。假設(shè)在金屬層10中形成納米粒子，在該納米粒子和金屬粒子30之間，能夠激勵(lì)局部型等離子體。
[0101]1.2.透光層
[0102]透光層20設(shè)于金屬層10上,設(shè)于金屬層10與金屬粒子30之間。透光層20使金屬層10和金屬粒子30分離。透光層20可以具有薄膜、層或膜的形狀。透光層20能夠隔開金屬層10和金屬粒子30。 [0103]透光層20例如能夠利用蒸鍍、派射、CVD(Chemical Vapor Deposition:化學(xué)氣相沉積)，各種涂布等方法形成。透光層20可設(shè)于金屬層10的表面的整個(gè)面，也可設(shè)于金屬層10的表面的一部分。透光層20以Z軸方向?yàn)楹穸确较颉?br> [0104]透光層20的厚度G，在設(shè)透光層20為SiO2層時(shí)，能夠滿足IOnm≤G≤150nm或200nm ^ 350nm的關(guān)系。由此，光學(xué)元件100能夠增大光的增強(qiáng)度(細(xì)節(jié)參照后述的實(shí)驗(yàn)例)。
[0105]另外，二級峰的增強(qiáng)度SQRT比初級峰的增強(qiáng)度SQRT大或相等，透光層20的厚度G可以設(shè)定為在二級峰的增強(qiáng)度SQRT的厚度。即，可以將透光層20的厚度G設(shè)定為具有二級峰的增強(qiáng)度SQRT時(shí)的厚度。此外，對初級峰及二級峰的定義等在后文敘述。
[0106]透光層20包含氧化硅(Si02)。透光層20帶有正的介電常數(shù)即可，材質(zhì)可以為SiO2，也可以為Al203、Ti02、Ta205、Si3N4、MgF、IT0、高分子。而且，透光層20可以由材質(zhì)互不相同的多個(gè)層構(gòu)成，也可以是復(fù)合膜。
[0107]1.3.金屬粒子
[0108]金屬粒子30設(shè)置成沿Z軸方向與金屬層10分離。在圖示的例子中，在金屬層10上設(shè)有透光層20，在其上形成金屬粒子30，從而使金屬層10和金屬粒子30配置成在Z軸方向分離。
[0109]金屬粒子30的形狀并無特別限定，在沿Z軸方向投影時(shí)(從Z軸方向的俯視觀察中)，能夠是圓形、橢圓形、多邊形、不定形或?qū)⑵浣M合的形狀。在圖示的例子中，金屬粒子30是沿Z軸方向具有中心軸的圓柱狀的形狀，金屬粒子30的平面形狀(從Z軸方向觀看到的形狀)是圓形。[0110]金屬粒子30的X軸方向的大小Dx，是指能夠利用與X軸垂直的平面切割金屬粒子30的區(qū)間的長度，滿足30nm ^ Dx < 50nm的關(guān)系。而且，Dx能夠滿足30nm ^ Dx ^ 40nm的關(guān)系。金屬粒子30的Y軸方向的大小Dy，是指能夠利用與Y軸垂直的平面切割金屬粒子30的區(qū)間的長度，滿足30nm ^ Dy < 50nm的關(guān)系。而且，Dy能滿足30nm ^ Dy ^ 40nm的關(guān)系。
[0111]在圖示的例子中，Dx和Dy為相同的大小D，是金屬粒子30的直徑(圓柱狀的金屬粒子30的底面直徑)。即，直徑D能夠滿足30nm< D < 50nm的關(guān)系，更優(yōu)選滿足30nm≤D≤40nm的關(guān)系。由此，光學(xué)元件100能夠增大光的增強(qiáng)度(細(xì)節(jié)參照在后敘述的實(shí)驗(yàn)例)。
[0112]金屬粒子30的Z軸方向的大小T能夠滿足3nm≤T≤14nm的關(guān)系，更優(yōu)選滿足3nm ^ T ^ 7nm的關(guān)系,進(jìn)一步優(yōu)選滿足3nm ^ T ^ 6nm的關(guān)系。由此,光學(xué)元件100能夠增大光的增強(qiáng)度(細(xì)節(jié)參照在后敘述的實(shí)驗(yàn)例)。在圖示的例子中，T是金屬粒子30的厚度(高度)。
[0113]設(shè)置多個(gè)金屬粒子30。金屬粒子30沿X軸方向按間距Px配置，沿Y軸方向按間距Py配置。在圖示的例子中，Px及Py為相同的大小P。即， 金屬粒子30配置成沿X軸方向及Y軸方向具有等間距P的矩陣狀(行列狀)。P能夠滿足60nm≤P≤140nm的關(guān)系，更優(yōu)選滿足IOOnm ^ P ^ 140nm的關(guān)系。
[0114]此外，“間距Px”是在X軸方向上相鄰的金屬粒子30的重心間的距離。同樣，“間距Py”是在Y軸方向上相鄰的金屬粒子30的重心間的距離。
[0115]金屬粒子30與金屬層10同樣，由能夠具有實(shí)數(shù)部具有負(fù)的介電常數(shù)、虛數(shù)部的介電常數(shù)比實(shí)數(shù)部的介電常數(shù)的絕對值小的介電常數(shù)的金屬構(gòu)成。而且，虛數(shù)部的介電常數(shù)越接近O越好，電子進(jìn)行等離子體振動(dòng)時(shí)的能量損耗消失，增強(qiáng)效果變大。更具體而言，作為金屬粒子30的材質(zhì)，例如能夠舉出金、銀、鋁、銅及其合金或者多層構(gòu)造等。
[0116]金屬粒子30例如能夠通過在利用濺射、蒸鍍等形成薄膜后進(jìn)行圖案化的方法、微接觸印刷法、納米壓印法等形成。另外，金屬粒子30能夠通過膠體化學(xué)方法形成，可利用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵渑渲迷谂c金屬層10分離的位置。
[0117]金屬粒子30具有產(chǎn)生局部等離子體(LSP:Localized Surface Plasmon)的功能。通過以規(guī)定的條件向金屬粒子30照射入射光，能夠在金屬粒子30的周邊產(chǎn)生局部等離子體。
[0118]1.4.局部等離子體
[0119]在向金屬粒子30照射光時(shí)，金屬粒子30內(nèi)的自由電子集體振動(dòng)而產(chǎn)生電極化，但是由于與其相伴隨的表面電荷而產(chǎn)生反極化電場。反極化電場是指向金屬粒子30施加外部電場時(shí)，在金屬粒子30內(nèi)產(chǎn)生的與外部電場方向相反的電場。反極化電場對自由電子造成影響，自由電子的振動(dòng)的情況發(fā)生變化。由此，激勵(lì)出金屬粒子30特有的振動(dòng)。該金屬粒子30特有的振動(dòng)是局部等離子體。
[0120]局部等離子體是在金屬粒子30的附近區(qū)域局部化的等離子體，因而強(qiáng)度大。特別是，存在多個(gè)金屬粒子30，相鄰的金屬粒子30的間隔滿足規(guī)定的值時(shí)，在相鄰的金屬粒子30間特別地激勵(lì)出強(qiáng)等離子體。其結(jié)果，光能成為金屬粒子30表面的等離子體，強(qiáng)烈地匯集在非常狹窄的區(qū)域(熱點(diǎn))。在存在該等離子體的區(qū)域中，光與分子的相互作用顯著增強(qiáng)，產(chǎn)生拉曼散射光顯著增強(qiáng)的SERS。
[0121]熱點(diǎn)在金屬粒子30中沿入射光的偏光方向產(chǎn)生。即，在入射光具有沿X軸方向偏光的成分時(shí)，熱點(diǎn)沿金屬粒子30的X軸方向產(chǎn)生。這里，在入射光具有沿X軸方向偏光的成分時(shí)，如果入射光的波長比金屬粒子30的厚度及X軸方向的大小Dx大，則局部等離子體被激勵(lì)。即，照射具有比金屬粒子30的厚度及X軸方向的大小Dx大的波長的光時(shí)，激勵(lì)出局部等離子體。而且，如果X軸方向相鄰的金屬粒子30的間距Px在入射光的波長以下，則局部等離子體的強(qiáng)度變得更大。
[0122]此外，在本說明書中，“等離子體的強(qiáng)度”是指基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體(局部等離子體為主體)的光的增強(qiáng)度，具體而言，是熱點(diǎn)的電場強(qiáng)度。
[0123]表面等離子體存在于使構(gòu)成金屬粒子30的金屬的介電函數(shù)(介電常數(shù))的實(shí)數(shù)部取負(fù)值的光的波長處。這里，“介電函數(shù)(介電常數(shù))的實(shí)數(shù)部為負(fù)值”，對應(yīng)于在金屬粒子30內(nèi)產(chǎn)生的外部電場與由該外部電場誘導(dǎo)的極化反相位振動(dòng)的情況，在某波長下，只要是介電常數(shù)的虛數(shù)部ε 2比介電常數(shù)的實(shí)數(shù)部ε I的絕對值小的金屬，則激勵(lì)出表面等離子體。而且，介電常數(shù)的虛數(shù)部ε 2接近O時(shí)，電子的等離子體振動(dòng)的損耗消失，增強(qiáng)度變得無限大。即，產(chǎn)生等離子體的物質(zhì)，介電常數(shù)的實(shí)數(shù)部ε I為負(fù)并較大，且虛數(shù)部ε2越大，則越能夠得到大的等離子體強(qiáng)度。
[0124]更具體而言，使金屬粒子30產(chǎn)生局部等離子體的條件，通過介電常數(shù)的實(shí)數(shù)部以Real[e (ω)] =-2 ε而賦予。設(shè)周邊的折射率η為I時(shí)介電常數(shù)的實(shí)數(shù)部ε I = η2-κ 2=I，因而Real [ε (ω)] =-2。在此，ω是射入金屬粒子30的入射光的角頻率，ε (ω)是構(gòu)成金屬粒子30的金屬的介電常數(shù)，ε是周邊的介電常數(shù)。此外，介電常數(shù)的虛數(shù)部ε2由ε 2 = 2η κ給出。
[0125]圖5示出Ag、Au及Cu金屬的介電常數(shù)的波長特性。另外，圖6示出Al及Pt金屬的介電常數(shù)的波長特性。滿足上述的等離子體激勵(lì)條件的金屬及波長，Ag為350nm以上的波長，Au為500nm以上的波長，Cu為550nm以上的波長，Al為420nm以下，用具有這些波長的各金屬激勵(lì)等離子體。Ag的虛數(shù)部ε 2最接近O。另一方面，Pt的虛數(shù)部ε 2的值大，導(dǎo)致在紫外到紅外的波段中等離子體未被激勵(lì)。如圖5所示，在至少350nm以上的波長下，ε2的絕對值比ε I的絕對值小。即，金屬粒子30的材質(zhì)是銀時(shí)，在激勵(lì)局部等離子體的情況下，需要向金屬粒子30照射350nm以上的波長的光。
[0126]此外，根據(jù)圖5, Ag滿足Real [ ε (ω)] = _2的波長為370nm附近,但如上所述，在多個(gè)金屬粒子30 (Ag粒子)以納米級接近的情況下，或金屬粒子30和金屬層10 (Au膜等)被透光層20隔開配置的情況下，受該間隙的影響，局部等離子體的激勵(lì)峰波長發(fā)生紅移(向長波長側(cè)偏移)。該偏移量依賴于金屬粒子30的直徑Dx、Dy，金屬粒子30的厚度T，金屬粒子30的間距Px、Py,透光層20的厚度G等尺寸，例如，顯示局部等離子體在500nm?1200nm達(dá)到峰值的波長特性。
[0127]1.5.覆蓋層
[0128]光學(xué)元件100也可根據(jù)需要而具有覆蓋層。雖未圖示，但覆蓋層能夠以覆蓋金屬粒子30的方式形成。另外，覆蓋層也可以以使金屬粒子30露出，而覆蓋其他結(jié)構(gòu)的方式形成。
[0129]覆蓋層具有例如機(jī)械或化學(xué)地保護(hù)金屬粒子30或其他結(jié)構(gòu)免受環(huán)境影響的功能。而且，覆蓋層有時(shí)也具有粘合成為傳感的對象的微量物質(zhì)的功能。覆蓋層例如能夠通過蒸鍍、濺射、CVD、各種涂布等方法形成。覆蓋層的材質(zhì)并無特別限制，例如，不僅能夠通過Si02、Al203、Ti02、Ta205、Si3N4等絕緣體，還能夠通過ITO等透明導(dǎo)電膜或Cu、Al等金屬，以及高分子等形成，厚度優(yōu)選薄至數(shù)納米以下。
[0130]光學(xué)元件100例如具有以下的特征。
[0131]在光學(xué)元件100中，金屬粒子30的Z軸方向的大小T滿足3nm≤T≤14nm的關(guān)系，金屬粒子30的X軸方向的大小Dx (D)滿足30nm≤D < 50nm的關(guān)系。因此，在光學(xué)元件100中，基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度大(細(xì)節(jié)參照后述的實(shí)驗(yàn)例)。由此，光學(xué)元件100具有高增強(qiáng)度，例如，在醫(yī)療/健康、環(huán)境、食品、治安等領(lǐng)域中，能夠用于高靈敏度、高精度、迅速且簡便地檢測細(xì)菌、病毒、蛋白質(zhì)、核酸、各種抗原/抗體等生物體關(guān)聯(lián)物質(zhì)，和包含無機(jī)分子、有機(jī)分子、高分子的各種化合物的傳感器。例如，能夠預(yù)先使抗體與光學(xué)元件100的金屬粒子30結(jié)合并求出此時(shí)的增強(qiáng)度，然后根據(jù)抗原與該抗體結(jié)合時(shí)的增強(qiáng)度的變化來調(diào)查抗原的有無及數(shù)量。另外，利用光學(xué)元件100的光的增強(qiáng)度，能夠用于微量物質(zhì)的拉曼散射光的增強(qiáng)。
[0132]在光學(xué)元件100中可以，金屬粒子30的大小D滿足30nm≤D≤40nm的關(guān)系，金屬粒子30的厚度T滿足3nm≤T≤6nm的關(guān)系，金屬粒子30的間距P滿足60nm≤P≤140nm的關(guān)系，透光層20的厚度G在透光層為SiO2層時(shí)，滿足IOnm≤G≤150nm或200nm<G< 350nm的關(guān)系。因此，在光學(xué)元件100中，能夠進(jìn)一步增大基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度(細(xì)節(jié)參照后述的實(shí)驗(yàn)例)。
[0133]2.分析裝置
[0134]接著，參照【專利附圖】

【附圖說明】本實(shí)施方式的分析裝置1000。圖7是本實(shí)施方式的分析裝置1000的主要部分的示意圖。分析裝置1000能夠包含本發(fā)明的光學(xué)元件。以下，說明包含上述的光學(xué)元件100作為本發(fā)明的光學(xué)元件的分析裝置1000。
[0135]如圖7所示，分析裝置1000包括光學(xué)元件100，照射入射光的光源200，檢測從光學(xué)元件100放射的光的檢測器300。分析裝置1000也可以包含未圖示的其他的適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
[0136]光學(xué)元件100在分析裝置1000中起增強(qiáng)光的作用以及作為傳感器的作用。光學(xué)元件100與成為分析裝置1000的分析的對象的樣品接觸使用。分析裝置1000中的光學(xué)元件100的配置并無特別限制，可以配置于可調(diào)節(jié)設(shè)置角度的平臺等。
[0137]光源200對光學(xué)元件100照射入射光。光源200向光學(xué)元件100射入比金屬粒子30的厚度T、以及金屬粒子30的大小Dx、Dy大的波長。從光源200照射的入射光的入射角Θ可以設(shè)定為能夠根據(jù)光學(xué)元件100的表面等離子體的激勵(lì)條件而適當(dāng)?shù)刈兓?。光?00可以設(shè)置于測角器等。
[0138]光源200照射的光只要能夠激勵(lì)光學(xué)元件100的表面等離子體，則并無特別限定，能夠采用包括紫外光、可見光、紅外光的電磁波。光源200照射的光能夠沿金屬粒子30的大小為30nm以上小于50nm的方向具有偏光的成分。更具體而言，光源200照射的光具有沿X軸方向偏光的成分。而且，光源200照射的光可以具有沿Y軸方向偏光的成分。另外，光源200照射的光，可為相干的光也可以為不相干的光。具體而言，作為光源200，能夠例示出半導(dǎo)體激光、氣體激光、鹵素?zé)?、高壓水銀燈、氙燈等。[0139]來自光源200的光成為入射光，放射出被光學(xué)元件100增強(qiáng)的光。由此，能夠進(jìn)行樣品的拉曼散射光的放大，和與光學(xué)元件100相互作用的物質(zhì)的檢測。
[0140]檢測器300檢測與來自光源200的光的照射相應(yīng)的從光學(xué)元件100放射的光。具體而言，檢測器300能夠檢測由光學(xué)元件100增強(qiáng)的拉曼散射光。作為檢測器300，例如，能夠使用CXD (Charge Coupled Device:電荷耦合裝置)，光電子倍增管，光電二極管，成像板
坐寸ο
[0141]檢測器300只要設(shè)于能夠檢測從光學(xué)元件100放射的光的位置即可，與光源200的位置關(guān)系并無特別限制。另外，檢測器300可以設(shè)于測角器等。
[0142]在分析裝置1000中，包括基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度大的光學(xué)元件100。因此，分析裝置1000能夠容易地進(jìn)行微量物質(zhì)的檢測、測定。
[0143]3.分析方法
[0144]接著，參照【專利附圖】

【附圖說明】本實(shí)施方式的分析方法。本實(shí)施方式的分析方法能夠使用本發(fā)明的分析裝置。以下，說明使用上述的分析裝置1000作為本發(fā)明的分析裝置的分析方法。
[0145]如圖7所示，本實(shí)施方式的分析方法是如下的分析方法:向光學(xué)元件100的檢測區(qū)域?qū)氚治鰧ο笪锏奈镔|(zhì)，向光學(xué)元件100照射入射光，根據(jù)該入射光的照射檢測從光學(xué)元件100放射的光，分析吸附于光學(xué)元件100表面的對象物。
[0146]在本實(shí)施方式的分析方法中，使用基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度大的光學(xué)元件100。因此，能夠容易地進(jìn)行微量物質(zhì)的檢測、測定。
[0147]4.電子設(shè)備
[0148]接著，參照【專利附圖】

【附圖說明】本實(shí)施方式的電子設(shè)備2000。圖8是本實(shí)施方式的電子設(shè)備2000的示意圖。電子設(shè)備2000能夠包含本發(fā)明的分析裝置。以下，對包含上述的分析裝置1000作為本發(fā)明的分析裝置的電子設(shè)備2000進(jìn)行說明。
[0149]如圖8所示，電子設(shè)備2000包括分析裝置1000、基于來自檢測器300的檢測信息運(yùn)算健康醫(yī)療信息的運(yùn)算部2010、存儲健康醫(yī)療信息的存儲部2020、以及顯示健康醫(yī)療信息的顯不部2030。
[0150]運(yùn)算部2010例如是個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端(PDA:Personal DigitalAssistance:個(gè)人數(shù)字助理)，接收從檢測器300送出的檢測信息(信號等)，并基于此進(jìn)行運(yùn)算。另外，運(yùn)算部2010也可以進(jìn)行分析裝置1000的控制。例如，運(yùn)算部2010可以進(jìn)行分析裝置1000的光源200的輸出、位置等的控制，以及檢測器400的位置的控制等。運(yùn)算部2010能夠基于來自檢測器300的檢測信息運(yùn)算健康醫(yī)療信息。而且，由運(yùn)算部2010運(yùn)算的健康醫(yī)療信息存儲在存儲部2020中。
[0151]存儲部2020例如是半導(dǎo)體存儲器、硬盤驅(qū)動(dòng)等，可以與運(yùn)算部2010 —體地構(gòu)成。在存儲部2020存儲的健康醫(yī)療信息送出至顯示部2030。
[0152]顯示部2030例如由顯示板(液晶顯示器等)、打印機(jī)、發(fā)光體、揚(yáng)聲器等構(gòu)成。顯示部2030基于由運(yùn)算部2010運(yùn)算的健康醫(yī)療信息等，以用戶能夠識別該內(nèi)容的方式進(jìn)行顯示或警報(bào)。
[0153]作為健康醫(yī)療信息,能夠包含與從包括細(xì)菌、病毒、蛋白質(zhì)、核酸及抗原/抗體構(gòu)成的組中選擇的至少一種的生物體關(guān)聯(lián)物質(zhì)，或從無機(jī)分子及有機(jī)分子選擇的至少一種的化合物的有無或數(shù)量相關(guān)的信息。
[0154]在電子設(shè)備2000中，包括基于由光照射激勵(lì)的表面等離子體的光的增強(qiáng)度大的光學(xué)元件100。因此，電子設(shè)備2000能夠容易地進(jìn)行微量物質(zhì)的檢測，能夠提供高精度的健康醫(yī)療信息。而且，電子設(shè)備2000能夠提供有用的健康醫(yī)療信息。
[0155]5.實(shí)驗(yàn)例
[0156]以下示出實(shí)驗(yàn)例，進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于以下的例子。以下的例子是采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的模擬。
[0157]5.1.計(jì)算模型
[0158]圖9是示意性地示出模擬所用的模型M的基本結(jié)構(gòu)的截面圖。用于實(shí)驗(yàn)例的計(jì)算的模型M，如圖9所示，在不透光程度的充分厚的Au層(金屬層)上形成SiO2層(透光層)，在SiO2層上形成Ag粒子(金屬粒子)。Ag粒子的形狀為以Z軸方向?yàn)橹行妮S的圓柱，將多個(gè)Ag粒子以等間距P沿X軸方向及Y軸方向配置成矩陣狀。
[0159]在本實(shí)驗(yàn)例中，計(jì)算使用莎益博工程系統(tǒng)開發(fā)(Cybernet)株式會社的FDTD軟件Fullwave。另外,使用的網(wǎng)眼的條件取Inm最小網(wǎng)眼,計(jì)算時(shí)間cT取10 μ m。另外,設(shè)周邊折射率為1，入射光為從Z軸方向垂直入射并沿X軸方向進(jìn)行直線偏光。
[0160]在本實(shí)驗(yàn)例中，在如上所述的模型M中，改變Ag粒子的厚度(Z軸方向的大小)T，Ag粒子的直徑(底面的直徑、X軸方向的大小及Y軸方向的大小)D，Ag粒子的間距P及SiO2層的厚度(Z軸方向的大小)G，計(jì)算增強(qiáng)度。
[0161 ] 此外，在本實(shí)驗(yàn)例中，“增強(qiáng)度”是從模型M放射的光的強(qiáng)度相對射入模型M的光的強(qiáng)度的比例，用SQRT(Ex2 + Ez2)表示。這是通過在模型M中計(jì)算近場特性而得到的，但是可知，存在熱點(diǎn)(最大增強(qiáng)位置)、即YeeCe 11的位置僅偏移最低網(wǎng)眼尺寸的一半則電場向量的方向就大大改變的情況。因此用標(biāo)量表示電場時(shí)YeeCell的位置的影響變小。在此，Ex表不X軸方向的電場強(qiáng)度，Ez表不Z軸方向的電場強(qiáng)度。此外，在該情況下，Y軸方向的電場強(qiáng)度較小因此不予考慮。
[0162]5.2.實(shí)驗(yàn)例 I
[0163]將Ag粒子的間距P固定為60nm，以及將激勵(lì)波長(激勵(lì)等離子體的光的波長，射入Ag粒子的光的波長)固定為633nm。而且,設(shè)Ag粒子的直徑D為30nm、40nm、50nm,分別設(shè)Ag粒子的厚度T為3nm~4nm、6nm~8nm、IOnm~14nm,調(diào)查了 SiO2層的厚度G和增強(qiáng)度的關(guān)系。結(jié)果示于圖10。按各個(gè)直徑D改變厚度T的理由是，改變Ag粒子的直徑D和厚度T時(shí)，增強(qiáng)度達(dá)到峰值的波長也變化。計(jì)算的激勵(lì)波長為633nm，因而通過按各個(gè)直徑D使厚度T上下浮動(dòng)，示出得到最高增強(qiáng)度的尺寸的組合在633nm處達(dá)到峰值。
[0164]圖10例示出在透光層的材質(zhì)為SiO2的情況下，在IOnm≤G≤150nm或200nm≤G≤350nm的范圍內(nèi)，增強(qiáng)度變大。
[0165]相對于 利用干涉效應(yīng)的透光間隔物厚度G的增強(qiáng)度SQRT的增強(qiáng)度增高的條件是，透光層的厚度G、折射率η和波長λ為G^m.λ / (2.n), m = ±1,±2,...。在m=l的情況下，G = λ / (2.η),因而代入 λ = 633nm,n = 1.45 時(shí),G = 218nm。這與 D = 50nm,T = 10nm、12nm、14nm時(shí)顯示峰的透光層的厚度G大致一致。另一方面,D = 30nm、T = 4nm時(shí)，在G = 270nm取得第二峰，這能夠通過有效折射率低至nrff = 633/(2X270) = 1.17來說明。有效折射率在開口面積擴(kuò)大(從P = 60nm、D = 50nm到P = 60nm、D = 30nm)時(shí)下降。
[0166]從以上可知，在設(shè)透光層為比SiO2層的折射率=1.45大的Al2O3層=1.76或TiO2層=2.52的情況下，與透光層的折射率的大小成反比，相對于透光層的厚度G的增強(qiáng)度峰向透光層的厚度G薄的一側(cè)偏移。然而，透光層的厚度的第一峰(初級峰)、第二峰(二級峰)帶來的效果相同。就是說，新發(fā)現(xiàn)第一峰SQRT (Ex2 + Ez2) <第二峰SQRT (Ex2 + Ez2)成立。即，透光層是具有正的介電常數(shù)的電介質(zhì)，二級峰的增強(qiáng)度SQRT比初級峰增強(qiáng)度SQRT大或相等。
[0167]此外，初級峰是出現(xiàn)在透光層的厚度G小的一側(cè)的增強(qiáng)度的峰，二級峰是出現(xiàn)在透光層的厚度G大的一側(cè)的增強(qiáng)度的峰。
[0168]進(jìn)而，如圖10所示，在3nm≤T≤14nm的范圍內(nèi)，增強(qiáng)度的峰值為30以上。例如圖11所不,在P = 120nm、D = 80nm、T = 20nm、G = 240nm的模型中，增強(qiáng)度為30以下。因此，在3nm≤T≤14nm的范圍內(nèi)，可以說增強(qiáng)度的峰值變大。此外，在圖11中，調(diào)查了激勵(lì)波長與增強(qiáng)度的關(guān)系。另外，根據(jù)圖10可知，增強(qiáng)度在3nm<T<7nm的范圍內(nèi)變得更大，而且在3nm ^ T ^ 6nm的范圍內(nèi)變進(jìn)一步變大。
[0169]在此，圖12是在圖10的各D (= 30nm、40nm、50nm)中繪制出具有最高增強(qiáng)度的模型的增強(qiáng)度的圖表。此外，在圖12中，“第一峰”是指圖10中的IOnm≤G≤150nm的范圍的峰(初級峰)值，”第二峰”是指圖10中的200nm≤G≤350nm的范圍的峰(二級峰)值。
[0170]根據(jù)圖12可知，D = 30nm、40nm的模型與D = 50nm的模型相比增強(qiáng)度大。特別是，可知D = 50nm的模型與D = 30nm、40nm的模型相比,初級峰的下降與二級峰相比較大。即，可以說增強(qiáng)度在30nm≤D≤40nm的范圍內(nèi)變得更大。
[0171]5.3.實(shí)驗(yàn)例 2
[0172]將Ag粒子的間距P固定為80nm，Ag粒子的厚度T固定為12nm及SiO2層的厚度G固定為40nm。而且，設(shè)Ag粒子的直徑D為30nm、40nm、50nm、60nm,調(diào)查激勵(lì)波長與增強(qiáng)度的關(guān)系。其結(jié)果示于圖13。
[0173]根據(jù)圖13可知,D = 30nm、40nm的模型與D = 50nm、60nm的模型相比，增強(qiáng)度的峰值(最大值)大到40以上。即，可以說與實(shí)驗(yàn)例I的圖12同樣，增強(qiáng)度在30nm≤D≤40nm的范圍內(nèi)變大。
[0174]通常，已知Ag粒子的直徑D變大，相鄰的Ag粒子間距離變小時(shí)，Ag粒子間的局部等離子體增強(qiáng)，峰值發(fā)生紅移(向長波長側(cè)偏移)。另一方面，在本實(shí)驗(yàn)例中，如圖13所示，隨著直徑D減小，發(fā)生藍(lán)移(向短波長側(cè)偏移)。而且,隨著直徑D減小，增強(qiáng)度變大。這是一種新現(xiàn)象:盡管Ag粒子的間距P擴(kuò)大到30nm、40nm、50nm、60nm, Ag粒子間的局部等離子體變?nèi)?，增?qiáng)度仍然變大。
[0175]5.4.實(shí)驗(yàn)例 3
[0176]將Ag粒子的厚度T固定為4nm,以及將SiO2層的厚度G固定為230nm。而且,設(shè)Ag粒子的直徑D為20nm、30nm, Ag粒子的間距P為60nm、80nm、lOOnm、120nm,調(diào)查激勵(lì)波長和增強(qiáng)度的關(guān)系。其結(jié)果示于圖14~圖17。圖14是P = 60nm的結(jié)果，圖15是P = 80nm的結(jié)果，圖16是P = IOOnm的結(jié)果，圖17是P = 120nm的結(jié)果。
[0177]根據(jù)圖14~圖17可知，在任何間距P中，D = 30nm的模型的增強(qiáng)度的峰值都為50以上，與D = 20nm的模型相比，增強(qiáng)度增大。[0178]在此，圖18是繪制出在圖14~圖17所示的D = 30nm的模型中間距P和增強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。根據(jù)圖18可知，在60nm≤P≤120nm的范圍內(nèi)，增強(qiáng)度大到50以上。
[0179]此外，如圖18所示，增強(qiáng)度隨著間隔P增大而單調(diào)增加。因此，P = 140nm的模型的增強(qiáng)度比P= 120nm的模型的增強(qiáng)度大的情況，當(dāng)然可以預(yù)計(jì)。因而，可以說增強(qiáng)度在60nm ≤ P ≤ 140nm的范圍內(nèi)大，而且在IOOnm ≤ P ≤ 140nm的范圍內(nèi)更大。
[0180]例如，圖19 是表不模型 A (P = 120nm、D = llOnm、T = 20nm、G = 40nm),模型 B(P = 120nm、D = 100nm>T = 20nm、G = 20nm)及模型 C (P = 140nm、D = 80nm、T = 20nm、G = IOnm)的、激勵(lì)波長與反射率的關(guān)系的分布圖。根據(jù)圖19可知，即使在P = 140nm的模型C中，也存在反射率下降的波長，得到充分大的增強(qiáng)度。
[0181]此外，圖19不出向金屬粒子30射入光后從金屬粒子30反射的光的反射率的波長特性(遠(yuǎn)場特性)。在近場中光被增強(qiáng)并封閉的情況下，遠(yuǎn)場特性的反射率下降。即，如圖19所示的P = 140nm的模型C所示，遠(yuǎn)場特性中反射率下降的情況，表示通過表面等離子體光被增強(qiáng)。
[0182]上述的實(shí)施方式及變形例是一個(gè)例子，并不限定于這些。例如，可以適當(dāng)組合各實(shí)施方式及各變形例。
[0183]本發(fā)明包含與在實(shí)施方式中說明的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)(例如，功能、方法及結(jié)果相同的結(jié)構(gòu)，或者目的及效果相同的結(jié)構(gòu))。另外，本發(fā)明包含置換在實(shí)施方式中說明的結(jié)構(gòu)的非本質(zhì)部分的結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明包含能夠起到與實(shí)施方式中說明的結(jié)構(gòu)相同的作用效果的結(jié)構(gòu)或達(dá)到相同目的的結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明包含向在實(shí)施方式中說明的結(jié)構(gòu)添加公知技術(shù)的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)元件，其特征在于， 包括: 金屬層，以第一方向?yàn)楹穸确较颍? 金屬粒子，沿所述第一方向與所述金屬層分離設(shè)置；以及 透光層，使所述金屬層和所述金屬粒子分離， 所述金屬粒子的所述第一方向的大小T滿足3nm≤T≤14nm的關(guān)系， 所述金屬粒子的與所述第一方向正交的第二方向的大小D滿足30nm ≤ D < 50nm的關(guān)系O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述D滿足30nm ≤ D ≤ 40nm的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述T滿足3nm ≤ T ≤ 6nm的關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述金屬粒子在所述第二方向以及與所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向具有間距P而配置成矩陣狀， 所述P滿足60nm ≤ P ≤ 140nm的關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述透光層包含氧化硅， 所述透光層的所述第一方向的厚度G滿足IOnm ≤ G ≤ 150nm、或200nm ≤ G ≤ 350nm的關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述透光層是具有正的介電常數(shù)的電介質(zhì)， 二級峰的增強(qiáng)度SQRT比初級峰增強(qiáng)度SQRT大或相等， 所述透光層的所述第一方向的厚度G設(shè)定為在所述二級峰的增強(qiáng)度SQRT的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其特征在于， 照射具有比所述T及所述D大的波長的光時(shí)，使拉曼散射光增強(qiáng)。
8.一種分析裝置，其特征在于， 包括: 權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件； 光源，向所述光學(xué)元件照射光；以及 檢測器，檢測與來自所述光源的光的照射相應(yīng)地從所述光學(xué)元件放射的光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分析裝置，其特征在于， 所述檢測器檢測通過所述光學(xué)元件增強(qiáng)的拉曼散射光。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的分析裝置，其特征在于， 所述光源向所述光學(xué)元件照射具有比所述T以及所述D大的波長的光。
11.一種分析方法,其特征在于， 是向光學(xué)元件照射光、檢測與所述光的照射相應(yīng)地從所述光學(xué)元件放射的光并分析對象物的分析方法， 所述光學(xué)元件包括:金屬層，以第一方向?yàn)楹穸确较颍? 金屬粒子，沿所述第一方向與所述金屬層分離設(shè)置；以及 透光層，使所述金屬層和所述金屬粒子分離， 所述金屬粒子的所述第一方向的大小T滿足3nm≤T≤14nm的關(guān)系， 所述金屬粒子的與所述第一方向正交的第二方向的大小D滿足30nm ^ D < 50nm的關(guān)系O
12.—種電子設(shè)備,其特征在于， 包括: 權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的分析裝置， 運(yùn)算部，根據(jù)來自所述檢測器的檢測信息運(yùn)算健康醫(yī)療信息； 存儲部，存儲所述健康醫(yī)療信息；以及 顯示部，顯示所述健康醫(yī)療信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子設(shè)備，其特征在于， 所述健康醫(yī)療信息包含與從包括細(xì)菌、病毒、蛋白質(zhì)、核酸及抗原/抗體的組中選擇的至少一種生物體關(guān)聯(lián)物 質(zhì)、或者從無機(jī)分子及有機(jī)分子選擇的至少一種化合物的有無或數(shù)量相關(guān)的信息。
【文檔編號】G01N21/55GK104007494SQ201410067294
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】杉本守 申請人:精工愛普生株式會社