一種金屬覆膜納米孔離子電流-散射光高速同步檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電化學(xué)分析及分析儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是一種金屬覆膜納米孔離子電流-散射光高速同步檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]納米通道檢測(cè)技術(shù)(Nanopore Technique)是一種單分子分析技術(shù)，它利用生物分子自組裝或通過(guò)半導(dǎo)體微加工手段，獲得孔徑從I納米至數(shù)百納米的納米級(jí)通道，然后利用電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)單個(gè)分子、納米顆粒、聚合物等待測(cè)物穿過(guò)納米級(jí)通道，從而引起納米通道產(chǎn)生微弱的信號(hào)變化，實(shí)現(xiàn)在單分子、單顆粒水平上對(duì)單個(gè)待測(cè)物含量、運(yùn)動(dòng)等性質(zhì)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。利用納米通道檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)裝置，能夠同時(shí)獲得穿孔過(guò)程中的電流和光信號(hào)，從多個(gè)維度監(jiān)測(cè)單個(gè)待測(cè)物，從而獲得體積、帶電情況、光學(xué)性質(zhì)、化學(xué)結(jié)構(gòu)信息在內(nèi)的多維度單分子水平動(dòng)態(tài)信息。納米通道檢測(cè)技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括:單分子DNA測(cè)序、致病蛋白及多肽的檢測(cè)、生物分子相互作用過(guò)程的研宄以及單個(gè)納米顆粒的分析等等。
[0003]基于納米通道檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)裝置一般以電解質(zhì)溶液被納米通道連通后的離子電流信號(hào)為電信號(hào)來(lái)源，以待測(cè)物標(biāo)記染料分子或基團(tuán)后獲得的熒光或特征分子光譜信號(hào)為光信號(hào)來(lái)源，在穿孔過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩種信號(hào)同步變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)光電檢測(cè)。然而，這種檢測(cè)系統(tǒng)需要對(duì)待測(cè)物進(jìn)行標(biāo)記，或者將染料分子引入監(jiān)測(cè)體系。所述標(biāo)記過(guò)程復(fù)雜冗長(zhǎng)，且標(biāo)記質(zhì)量不穩(wěn)定，會(huì)直接影響檢測(cè)結(jié)果；而將染料分子引入待測(cè)體系則可能會(huì)影響單個(gè)分子、顆粒的運(yùn)動(dòng)行為，進(jìn)而影響檢測(cè)結(jié)果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種金屬覆膜納米孔離子電流-散射光高速同步檢測(cè)裝置，其利用金屬覆膜納米通道在可見(jiàn)光激發(fā)下產(chǎn)生表面等離子激元，產(chǎn)生納米通道光檢測(cè)所需要的近場(chǎng)光信號(hào)源，再通過(guò)離子電流-散射光高速同步檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)納米孔離子電流信號(hào)和光信號(hào)的同步高速采集和處理。本實(shí)用新型的裝置在使用時(shí)無(wú)需標(biāo)記待測(cè)物，無(wú)需引入染料分子，能實(shí)時(shí)、高速實(shí)現(xiàn)對(duì)納米通道單分子或單顆粒分析光電信號(hào)的高速采集。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了以下技術(shù)方案。
[0006]一種金屬覆膜納米孔離子電流-散射光高速同步檢測(cè)裝置，其特征在于，含有光源、暗場(chǎng)透鏡、光電檢測(cè)微池、樣品臺(tái)、顯微物鏡、第一半反半透鏡、反光鏡、光譜儀、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、可調(diào)孔徑光闌、第二半反半透鏡、成像相機(jī)、光電探測(cè)器、第一電流放大器、第二電流放大器、探頭、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)及控制軟件；在所述光電檢測(cè)微池中設(shè)有金屬覆膜納米通道芯片，將所述光電檢測(cè)微池設(shè)置在樣品臺(tái)上，在所述光電檢測(cè)微池的上方設(shè)置光源和暗場(chǎng)透鏡；在所述樣品臺(tái)的下方設(shè)置顯微物鏡，所述顯微物鏡通過(guò)第一半反半透鏡、反光鏡、第一透鏡與光譜儀連接；其中，所述第一半反半透鏡通過(guò)第二透鏡、可調(diào)孔徑光闌以及第二半反半透鏡、第三透鏡與成像相機(jī)連接，在第二半反半透鏡上設(shè)置一個(gè)光電探測(cè)器；所述光電檢測(cè)微池通過(guò)探頭、第二電流放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)及控制軟件連接，所述光電探測(cè)器通過(guò)第一電流放大器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)及控制軟件連接，所述成像相機(jī)直接與計(jì)算機(jī)及控制軟件連接。
[0007]進(jìn)一步，所述金屬覆膜納米通道芯片由厚度為數(shù)納米至數(shù)百納米、涂敷有一層或多層金屬納米涂層并開(kāi)有的納米水平通道的半導(dǎo)體基片薄膜構(gòu)成。
[0008]進(jìn)一步，所述半導(dǎo)體基片薄膜為低應(yīng)力氮化娃薄膜、氧化銷薄膜、石墨稀薄膜以及其他可以加工納米級(jí)直徑通孔的半導(dǎo)體基片薄膜。
[0009]進(jìn)一步，所述半導(dǎo)體基片薄膜為金、銀、銅、鋁及其他能受激產(chǎn)生表面等離子激元的金屬半導(dǎo)體基片薄膜。
[0010]進(jìn)一步，所述納米水平通道為直徑I微米以下的通孔。
[0011 ] 進(jìn)一步，所述光電檢測(cè)微池為透明的上下兩個(gè)池體，所述池體厚度為4毫米以下；所述池體的材質(zhì)為聚合物、石英、玻璃或者能滿足透光、密封要求且不與待測(cè)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的其他材料。
[0012]進(jìn)一步，所述光源為連續(xù)白光光源或者單色光源。
[0013]進(jìn)一步，所述光源與暗場(chǎng)透鏡構(gòu)成的照明方式為由暗場(chǎng)透鏡實(shí)現(xiàn)的透射式暗場(chǎng)照明，或者是由全內(nèi)反射式暗場(chǎng)物鏡、反射式暗場(chǎng)物鏡、棱鏡及物鏡實(shí)現(xiàn)的反射式暗場(chǎng)照明。
[0014]進(jìn)一步，所述由顯微物鏡、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡組成的顯微成像系統(tǒng)具有多個(gè)共軛像面。
[0015]進(jìn)一步，所述光電探測(cè)器為電荷耦合元件相機(jī)、光電倍增管(PMT)、雪崩二極管(APD)、硅光二極管的探測(cè)器。
[0016]本實(shí)用新型一種金屬覆膜納米孔離子電流-散射光高速同步檢測(cè)裝置的積極效果是:
[0017](I)提供了一種金屬覆膜納米孔離子電流-散射光高速同步檢測(cè)裝置，在使用時(shí)無(wú)需標(biāo)記待測(cè)物，無(wú)需引入染料分子，能實(shí)時(shí)、高速實(shí)現(xiàn)對(duì)納米通道單分子或單顆粒分析光電信號(hào)的高速采集。
[0018](2)所述裝置能利用金屬覆膜納米通道在可見(jiàn)光激發(fā)下產(chǎn)生表面等離子激元，產(chǎn)生納米通道光檢測(cè)所需要的近場(chǎng)光信號(hào)源，再通過(guò)離子電流-散射光高速同步檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)納米孔離子電流信號(hào)和光信號(hào)的同步高速采集和處理。
[0019](3)所述裝置兼信號(hào)采集和控制于一體，能實(shí)現(xiàn)光電同步檢測(cè)，有望在納米檢測(cè)、單顆粒水平分析等方面得到廣泛應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型一種金屬覆膜納米孔離子電流-散射光高速同步檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0021 ] 圖2是圖1中暗場(chǎng)照明實(shí)現(xiàn)方式I的示意圖。
[0022]圖3是圖1中暗場(chǎng)照明實(shí)現(xiàn)方式11的示意圖。
[0023]圖4是圖1中暗場(chǎng)照明實(shí)現(xiàn)方式111的示意圖。
[0024]圖中的標(biāo)號(hào)分別為:
[0025]1、光源；2、暗場(chǎng)透鏡；3、光電檢測(cè)微池；
[0026]4、樣品臺(tái)；5、顯微物鏡；6、第一半反半透鏡；
[0027]7、反光鏡；8、光譜儀；901、第一透鏡；
[0028]902、第二透鏡；903、第三透鏡；10、可調(diào)孔徑光闌；
[0029]11、第二半反半透鏡；12、成像相機(jī)；13、光電探測(cè)器；
[0030]1401、第一電流放大器；1402、第二電流放大器；15、探頭；
[0031]16、模數(shù)轉(zhuǎn)換器；17、計(jì)算機(jī)及控制軟件；18、全內(nèi)反射式暗場(chǎng)物鏡；
[0032]19、反射式暗場(chǎng)物鏡；20、棱鏡；21、物鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖繼續(xù)介紹本實(shí)用新型一種金屬覆膜納米孔離子電流-散射光高速同步檢測(cè)裝置的【具體實(shí)施方式】。需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。
[0034]參見(jiàn)圖1。一種金屬覆膜納米孔離子電流-散射光高速同步檢測(cè)裝置，含有光源
1、暗場(chǎng)透鏡2、光電檢測(cè)微池3、樣品臺(tái)4、顯微物鏡5、第一半反半透鏡6、反光鏡7、光譜儀8、第一透鏡901、第二透鏡902、第三透鏡903、可調(diào)孔徑光闌10、第二半反半透鏡11、成像相機(jī)12、光電探測(cè)器13、第一電流放大器1401、第二電流放大器1402、探頭15、模數(shù)轉(zhuǎn)換器16和計(jì)算機(jī)及控制軟件17。
[0035]所述光電檢測(cè)微池3中設(shè)有金屬覆膜納米通道芯片。所述金屬覆膜納米通道芯片由厚度為100 nm以下、涂敷有一層或多層金屬納米涂層并開(kāi)有的納米水平通道的半導(dǎo)體基片薄膜構(gòu)成。所述半導(dǎo)體基片薄膜可采用低應(yīng)力氮化硅薄膜、氧化鋁薄膜、石墨烯薄膜以及其他可以加工納米級(jí)通孔的半導(dǎo)體基片薄膜；所述半導(dǎo)體基片薄膜也可采用金、銀、銅、鋁及其他能受激產(chǎn)生表面等離子激元的金屬半導(dǎo)體基片薄膜。所述納米水平通道為直徑I微米以下的通孔。
[0036]所述光電檢測(cè)微池3采用透明的上下兩個(gè)池體，所述池體厚度為4毫米以下；所述池體的材質(zhì)可采用聚合物、石英、玻璃或者能滿足透光、密封要求且不與待測(cè)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的其他材料。
[0037]將所述開(kāi)有納米水平通道的金屬覆膜納米通道芯片封裝在所述光電檢測(cè)微池3的上下兩個(gè)池體之間，使光電檢測(cè)微池3的兩個(gè)池體只能通過(guò)金屬覆膜納米通道芯片上的納米通道連通。
[0038]將所述光電檢測(cè)微池3設(shè)置在樣品臺(tái)4上，在所述光電檢測(cè)微池3的上方設(shè)置光源I和暗場(chǎng)透鏡2。所述光源I可采用連續(xù)白光光源，包括鹵素?zé)?、超連續(xù)激光以及其他能激發(fā)產(chǎn)生金屬表面等離子激元的激發(fā)光源。所述光源I也可采用頻率與金屬表面等離子激元發(fā)生共振的單色光源，包括特定波長(zhǎng)的單色激光光源。
[0039]所述光源I與暗場(chǎng)透鏡2構(gòu)成的照明方式可以是由暗場(chǎng)透鏡2實(shí)現(xiàn)的透射式暗場(chǎng)照明，還可以是由全內(nèi)反射式暗場(chǎng)物鏡18實(shí)現(xiàn)的反射式暗場(chǎng)照明(參見(jiàn)圖2);或者是由反射式暗場(chǎng)物鏡19實(shí)現(xiàn)的反射式暗場(chǎng)照明(參見(jiàn)圖3);或者是由棱鏡20和物鏡21實(shí)現(xiàn)的反射式暗場(chǎng)照明(參見(jiàn)圖4)。
[0040]在所述樣品臺(tái)4的下方設(shè)置顯微物鏡5，所述顯微物鏡5可采用干式、水浸式或油浸式物鏡，所述由顯微物鏡5、第一透鏡901、第二透鏡902