[發明專利]傳感器裝置

有效

• 申請號: 200680032404.2
• 申請日: 2006-08-31
• 公開（公告）號: CN101258400A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 關口亮太;飯田洋一郎;尾內敏彥
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N21/35
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 康建忠

技術領域

本發明涉及在從30GHz到30THz或從毫米波帶到太赫茲(terahertz)帶的頻率區域中的傳感器裝置。

背景技術

直到現在，使用表面等離子諧振的傳感器被公知為痕量分析物(analyte)和分析物光學特性的高靈敏測量裝置。典型的表面等離子諧振傳感器使設置在ATR棱鏡耦合器端面的金屬薄膜以諧振方式產生表面等離子，從而以高靈敏度測量布置在其附近的分析物的光學特性。因為可以在諸如折射率、吸收性和熒光特征之類的光學特性方面，讀取分析物的獨特信息，所以也可以將表面等離子諧振傳感器應用為生物傳感器。

在Jiri?Homola等人的Sensors?and?Actuators?B，Vol.54，3(1999)中說明了表面等離子諧振傳感器的靈敏度在可視區域極好。例如，在使用ATR棱鏡耦合器的典型傳感器裝置(BK7玻璃作為ATR棱鏡耦合器介質，50nm的金作為金屬薄膜，且分析物的折射率為1.32)的角度探測法中，由分析物的折射率變化和諧振條件變化定義的靈敏度S(pθ)表現出100到200[deg/RIU]的值。假設典型系統的角分辨率(1×10^-4[deg])，該值意味著甚至可以測量分析物的折射率變化為5×10^-7到1×10^-6[RIU]的這種極其微小的變化。

另一方面，最近，已知在從毫米波帶到太赫茲帶的頻率區域中也存在糖、蛋白質等的光學特性的特征，且在可視區域到從毫米波帶到太赫茲帶的頻率區域中應用表面等離子諧振傳感器的重要性很高。然而，根據Jiri?Homola等人的Sensors?and?Actuators?B，Vol.54，16(1999)，其說明了靈敏度S(pθ)隨要使用的電磁波的波長增長而下降。

另外，盡管日本特開第2004-354246號公開了在太赫茲帶中使用棱鏡的傳感器裝置，但由于在表面等離子諧振時產生的電場增強效果因非諧振結構而沒有獲得，所以其沒有成為分析物光學特性的高靈敏測量裝置。

因此，在從30GHz到30THz或從毫米波帶到太赫茲帶的頻率區域中，也需要其靈敏度達到當前在可視區域中使用的程度的傳感器。

本發明的目的在于提供解決上述問題并具有與可視區域中的表面等離子諧振傳感器相當的靈敏度的、從毫米波帶到太赫茲帶、從30GHz到30THz的頻率區域中的表面等離子諧振傳感器。

發明內容

根據本發明的一方面，提供一種傳感器裝置，其包括：

分析物保持部，用于放置分析物；

輻射裝置，用于向所述分析物保持部輻射包括從30GHz到30THz頻率區域的一部分的電磁波；以及

檢測裝置，用于檢測從所述分析物保持部反射的電磁波，

所述分析物保持部包括半導體和介質，

所述半導體的介電常數的實部為負，

所述介質的折射率的平方小于所述介電常數的實部，

當檢測分析物時，分析物經由所述半導體與所述介質相對。

根據本發明的另一方面，提供一種傳感器裝置，其包括：

分析物保持部，用于放置分析物；

輻射裝置，用于向所述分析物保持部輻射包括從30GHz到30THz頻率區域的一部分的電磁波；以及

檢測裝置，用于檢測從所述分析物保持部反射的電磁波，

所述分析物保持部包括半導體和介質，

所述半導體的介電常數的實部為負，

所述介質的折射率的平方小于所述介電常數的實部，

當檢測分析物時，分析物被放置在所述半導體和所述介質之間。

所述分析物保持部優選地包括電極。

所述電極優選地是對所述半導體施加電場的裝置。

所述傳感器裝置優選地包括用于對所述半導體輻射光的光輻射裝置。

所述傳感器裝置優選地包括用于改變入射到所述分析物保持部的電磁波的入射角的入射角改變裝置，所述電磁波包括從30GHz到30THz頻率區域的一部分。

所述半導體優選地從包括InAs、GaAs、InSb和InN的組中選擇。

所述分析物保持部優選地涂覆有厚度為5nm或更小的金膜，從而提高分析物的吸收性。

根據本發明的又一方面，提供一種傳感器裝置，其包括：

分析物保持部，用于放置分析物；

輻射裝置，用于向所述分析物保持部輻射包括從30GHz到30THz頻率區域的一部分的電磁波；以及

檢測裝置，用于檢測從所述分析物保持部反射的電磁波，所述分析物保持部包括第一層和第二層，