[發明專利]基于表面等離子波的多功能光吸收、散射與發射光譜儀

無效

• 申請號: 200610011925.1
• 申請日: 2006-05-18
• 公開（公告）號: CN101074921A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 陳義;韓志強;齊莉
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00;G01N21/41;G01N21/31;G01N21/63;G01N21/47
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明屬生物分析實驗設備領域，涉及光散射、表面等離子體共振、熒光光譜、拉曼光譜等技術，是表面等離子體共振與多光譜聯用新技術。

背景技術

表面等離子體共振光譜(surface?plasmon?resonance，SPR)是研究分子在固體表面的吸附過程的一種有效方法。該方法具有實時動態分析、無標記檢測、高選擇性的優點。原理上，當入射光與表面等離子體在適當的條件下發生共振時，可導致界面附近的消失波強度增大1～2數量級。利用這一增強的消失場可激發光散射、熒光、拉曼光譜等發射光譜，由此實現暗背景光譜檢測，以便提高各種光譜特別是弱光信號的檢測靈敏度，同時可以檢測界面上與折射率相關的樣品組成與性質的變化，從而實現多光譜關聯測定。基于表面等離子波的多功能光吸收、散射與發射光譜儀的研制將為基于表面等離子波的各種光譜機理的研究提供重要的試驗依據，同時也將成為深入研究界面和表面的重要手段。

近十年來，德國馬普協會的wolfgang?knoll等人開發了表面等離子增強熒光光譜儀，能夠同時實現表面等離子共振光譜和熒光光譜的采集，并對熒光標記的兔抗鼠IgG實現了高靈敏檢測(檢測限達500aM)。Wolfgangknoll的工作極大地推動了該領域的發展。目前國內也有關于SPR與拉曼散射聯用的專利(CN?1657914A)。但以上裝置均屬于單聯系統，可擴展性小，不能實現多種譜圖的關聯，同時均未涉及瑞利散射光譜的檢測。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于表面等離子波的多功能光吸收、散射與發射光譜儀，能夠獲得瑞利散射譜圖、表面等離子體共振譜圖、熒光譜圖、拉曼散射譜圖等，并將其關聯。

為實現上述目的，本發明提供的基于表面等離子波的光吸收、散射與發射光譜儀，主要構成為：

一光源，該光源發出的光經入射光調制系統形成偏振平行的入射光照射至棱鏡，在棱鏡底部發生全內反射后反射光進入反射光檢測系統；

棱鏡底部覆蓋有金屬傳感膜，入射光發生全內反射時與該金屬傳感膜發生表面等離子共振作用形成增強的消失場，由該消失場激發樣品而產生的散射光進入發射光檢測系統；其中：

光源及入射光調制系統依序固定在入射光臂上；反射光檢測系統固定在反射光信號檢測臂上；發射光檢測系統固定在發射光信號檢測臂上；入射光臂的頂部、反射光信號檢測臂頂部和發射光信號檢測臂底部連接在一起；棱鏡固定在三者的交叉點處，棱鏡的入射面和反射面分別與入射光臂和反射光信號檢測臂相對，棱鏡的底部與發射光信號檢測臂的頂部相對；

入射光臂底部和反射光信號檢測臂的底部均安置在一水平導軌上，使入射光臂和反射光信號檢測臂的底部可沿水平導軌自由張開或收縮，以控制棱鏡入射光的角度；

發射光信號檢測臂的底部連接在一垂直導軌上，使該發射光臂可以自由地上下移動，以檢測發射光或散射光；

上述反射光檢測系統和發射光檢測系統均與數據采集與管理系統連接。

所述的光譜儀，其中光源包括點光源和平行光光源，點光源為鹵鎢燈、氙燈、能斯特燈、硅碳棒燈或連續波長發光二極管；平行光光源為氣體激光器、半導體激光器、染料激光器或發光二極(LED)陣列。

所述的光譜儀，其中入射光調制系統由透鏡組或其他等價光學結構(例如：反射鏡組)、狹縫、平行光路結構和偏振器組成，包括平行光調制和非平行光調制。

所述的光譜儀，其中反射光檢測系統由透鏡組或其他等價光學結構(例如：反射鏡組)和檢測器組成，檢測器與數據采集與管理系統電連接；檢測器為光電管或光電倍增管、彩色電荷耦合器(CCD)攝像頭、彩色互補型金屬氧化物半導體圖像(CMOS?sensor)傳感器或電荷注入檢測器。

所述的光譜儀，其中發射光檢測系統由依序設置的聚光透鏡及濾色片或單色儀、檢測器組成，檢測器與數據采集與管理系統電連接；檢測器為光電倍增管、增強型彩色電荷耦合器攝像頭、彩色互補型金屬氧化物半導體圖像傳感器或電荷注入檢測器。

所述的光譜儀，其中傳感膜為金膜、銀膜或鋁膜，膜的厚度為20-120nm之間。

所述的光譜儀，其中棱鏡由透光材料制成，或由在三角、半球、半圓柱形的透光容器中注入折射率匹配的液體構成。

所述的光譜儀，其中反射光信號檢測臂底部由步進電機通過螺絲桿帶動在水平導軌上移動。

所述的光譜儀，其中樣品由微量泵控制流速地經進樣閥流經樣品池的進樣口和出樣口，該樣品池設置有溫控系統，以控制樣品溫度。