本發(fā)明屬于光纖生化傳感技術(shù)領(lǐng)域，在單一自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器上獲取三種不同檢測(cè)和補(bǔ)償信號(hào)，涉及到表面等離子體共振(SPR)、局域表面等離子體共振(LSPR)及法布里波羅(FP)傳感原理。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，能夠?qū)ν饨绛h(huán)境溫度和體折射率進(jìn)行自補(bǔ)償，并可用于生化樣品的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)，在物理、生物、化學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛前景。

背景技術(shù)：

表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)是一種物理光學(xué)現(xiàn)象，當(dāng)一束光射入鍍有一定厚度金屬薄膜的光纖表面發(fā)生全反射，當(dāng)滿足一定條件時(shí)光線被耦合進(jìn)入金屬薄膜，引起電子發(fā)生共振，即產(chǎn)生SPR效應(yīng)。由于SPR現(xiàn)象對(duì)金屬表面的介質(zhì)折射率十分敏感，可進(jìn)行與折射率有關(guān)的相關(guān)傳感。與傳統(tǒng)傳感器相比，光纖SPR傳感器具有微型化、靈敏度高、抗電磁干擾、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。由于SPR效應(yīng)具有很高的靈敏度，對(duì)外界環(huán)境的變化十分敏感，因此對(duì)傳感條件要求較高，多數(shù)光纖SPR傳感器多應(yīng)用于科研領(lǐng)域。因此需要設(shè)計(jì)出高靈敏度、具有自補(bǔ)償功能的光纖SPR傳感器，目前所報(bào)道的自補(bǔ)償SPR傳感器多為單一補(bǔ)償通道，因此能夠?qū)崿F(xiàn)溫度和折射率的同時(shí)補(bǔ)償成為光纖傳感領(lǐng)域的迫切需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種高靈敏度、高精度的自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器。該傳感器基于SPR、局域表面等離子體共振(Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR)、法布里波羅(Febry-Perot，F(xiàn)P)傳感原理，在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的微型石英毛細(xì)管結(jié)構(gòu)中同時(shí)獲取三種檢測(cè)信號(hào)。由于該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了外界環(huán)境溫度和體折射率的同時(shí)補(bǔ)償，因此該傳感器對(duì)工作環(huán)境要求極低，實(shí)現(xiàn)了高靈敏度、高精度、低成本的生化檢測(cè)，在生化檢測(cè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器，包括金納米粒子11、金膜12、微型石英毛細(xì)管13、去離子水填充液14，微型石英毛細(xì)管13和內(nèi)注有去離子水填充液14，微型石英毛細(xì)管外壁由金膜12和單金納米粒子11層構(gòu)成兩個(gè)連續(xù)或間斷的通道，整體形成SPR/LSPR/FP三通道結(jié)構(gòu)，即為自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器；在自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器兩端固定傳輸光纖，置于流通池內(nèi)，兩端固定；流通池設(shè)有樣品流入口和樣品流出口。

本發(fā)明的效果和益處是：本發(fā)明利用簡(jiǎn)單的自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器實(shí)現(xiàn)了三通道測(cè)量，可以同時(shí)補(bǔ)償外界環(huán)境溫度和體折射率對(duì)SPR檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生的誤差。無(wú)需附加的補(bǔ)償通道即可實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)。此外該發(fā)明無(wú)需拋光研磨，激光加工，化學(xué)腐蝕，生化膜系合成等手段，制作工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，實(shí)現(xiàn)了高精度、高靈敏度的生化樣品檢測(cè)分析。在生物醫(yī)療檢測(cè)領(lǐng)域具有很好的前景。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。

圖2為自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器的示意圖。

圖3為位流通池示意圖。

圖中：1寬帶光源；2傳輸光纖；3自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器；4水浴鍋；5光纖光譜儀；

6電腦；7待測(cè)樣品；8蠕動(dòng)泵；9樣品流通軟管；10廢液池；

11金納米粒子；12金膜；13微型石英毛細(xì)管；14去離子水填充液；

15流通池；16樣品流入口；17樣品流出口。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

1.制備工藝

1)對(duì)多模傳輸光纖和微型石英毛細(xì)管的端面利用研磨技術(shù)進(jìn)行微結(jié)構(gòu)處理，將端面研磨成平面；

2)利用化學(xué)處理將金納米粒子附著于微型石英毛細(xì)管外壁；

3)利用磁控濺射技術(shù)在微型石英毛細(xì)管外壁沉積50nm的金膜；

4)利用虹吸現(xiàn)象將去離子水導(dǎo)入石英毛細(xì)管內(nèi)；

5)將自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器的一端用多模傳輸光纖連接在光源上，另一端連接在光纖光譜儀上，并將光纖光譜儀和電腦連接。

2.操作

測(cè)試裝置如圖1所示。

1)由寬帶光源發(fā)出的光通過(guò)傳輸光纖，在金膜處發(fā)生SPR效應(yīng)，附著單層金納米粒子的表面發(fā)生LSPR效應(yīng)，在填充去離子水的毛細(xì)管內(nèi)發(fā)生FP干涉，發(fā)生SPR/LSPR/FP效應(yīng)的光由光纖光譜儀接收并傳輸?shù)诫娔X進(jìn)行信號(hào)的采集和處理。

2)將自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器封裝在自制流通池中，利用蠕動(dòng)泵進(jìn)行樣品的傳輸，可以減少樣品的揮發(fā)且便于更換。

3)當(dāng)待測(cè)樣品沒(méi)有流入流通池中時(shí)，保持傳感區(qū)表面干燥，依次點(diǎn)亮和熄滅光源，通過(guò)光譜儀采集背景光譜和暗光譜；

4)利用蠕動(dòng)泵將不同折射率的校準(zhǔn)液緩慢通入流通池，利用光譜儀對(duì)相應(yīng)的光譜圖進(jìn)行采集，得到歸一化光譜圖，SPR測(cè)試信號(hào)和LSPR折射率補(bǔ)償信號(hào)對(duì)折射率有很好的響應(yīng)，而FP溫度補(bǔ)償信號(hào)對(duì)折射率不靈敏；

5)利用水浴鍋對(duì)自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器進(jìn)行梯度加熱，利用光譜儀對(duì)相應(yīng)的光譜圖進(jìn)行采集，得到歸一化光譜圖，SPR測(cè)試信號(hào)和FP溫度補(bǔ)償信號(hào)對(duì)溫度有很好的響應(yīng)，而LSPR折射率補(bǔ)償信號(hào)對(duì)溫度不靈敏；

6)對(duì)自補(bǔ)償SPR光纖生化傳感器的傳感區(qū)表面進(jìn)行化學(xué)修飾，即可實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的特異性結(jié)合識(shí)別功能。