[發明專利]檢測電介質折射率變化的設備和方法

無效

• 申請號: 200580019079.1
• 申請日: 2005-06-10
• 公開（公告）號: CN101069087A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 博亞·賽普維達馬丁內茲;蓋斯波·阿邁勒斯瑞格;勞拉·M·萊楚格高邁茲;安娜·考勒馬丁
• 申請（專利權）人: 高級科學研究理事機構
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司
• 代理人: 劉廣新

技術領域

本發明涉及表面等離子體振子共振現象，檢測電介質折射率的變化。

背景技術

用表面等離子體振子共振檢測法(SPR)來檢測鄰近金屬表面的電解液折射率是通常所用的方法。

表面等離子體振子波是橫向磁化的電磁波，它從金屬和電介質的連接界面傳播，在連接處的金屬性質與自由電子相似。等離子體振體波以傳播矢量(波矢)的形式表現，在滿足一定條件下才會被激發。如果金屬介質和電介質是半無限的，那么等離子體振子傳播矢量k_sp由如下方程給出：

k SP = 2 π λ n m n d n m 2 + n d 2 = 2 π λ ϵ m ϵ d ϵ d + ϵ d ]]>

這里λ表示波長，n_m和n_d分別表示金屬和電介質的折射率(ε_m和ε_d表示電介質常數， n = ϵ ]]>)。

等離子體振子共振現象的產生，需要滿足以下條件：金屬的電介質常數的實部為負，Re[ε_m]＜0，Re[ε_d]＜-Re[ε_m]，并且產生的波必須是橫向磁化(TM)的。滿足這些條件的金屬中，金和銀是最常用的。在金屬和電介質的連接界面，表面等離子體振子的電磁場具有最大的磁場強度，并向介質中指數衰減，圖1中清楚的顯示了這一現象(圖中顯示了在金屬100和電介質200連接界面處波的指數衰減)。

由此可知，表面等離子體振子波的激發很大程度上取決于電介質的電介質常數(或折射率)。

激發這種表面波有很多方法，例如，可用電子激發的方法或光照激發的方法。然而表面等離子體振子波不能由在金屬表面反射的燈光直接激發。因為光的波矢遵守下列方程：

k LIGHT = 2 π λ ϵ d sin θ ]]>

這里θ是光的入射角，λ為波長。為了使激發產生，兩者波矢必須相等。在光入射角為任意值時，比較等離子體振子波矢和光波矢如下：

|k_LUZ|＜|k_SP|