[發明專利]雙通道自適應型表面等離子共振折射率光學元件

無效

• 申請號: 200710053284.0
• 申請日: 2007-09-20
• 公開（公告）號: CN101131356A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 程永進;賀俊華;張昊
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N33/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及一種雙通道自適應型表面等離子共振折射率光學元件。

技術背景

表面等離子共振(SPR)是一種發生在金屬膜層與電介質界面上的物理光學現象，由此發展起來的表面等離子共振(SPR)探測技術廣泛應用于生物化學、免疫技術和制藥等方面。SPR傳感系統的核心部分就是折射率光學元件。

表面等離子共振按激勵方式可分為：棱鏡激勵式、光纖激勵式和光柵激勵式等。按光信號探測方式可分為：共振角探測方式、共振波長探測方式和共振相位探測方式。棱鏡式SPR生化分析儀的研究相對較成熟，常常與角度掃描的探測方式相結合，其特點是裝置相對簡單、容易實現、性能穩定、精度高及測量范圍大。

在旋轉棱鏡角度掃描方式下，目前通常采用的光路是固定入射光的方向不變，通過同時旋轉棱鏡和樣品，使光線在棱鏡和樣品兩者界面上的入射角度改變Δθ，此時，從界面上反射、經棱鏡射出光線的方向與入射光方向的夾角為2Δθ，這給出射光的跟蹤和探測裝置帶來了很大的困難，增加了測量裝置的復雜性。近年來有人提出一些方案試圖解決這一問題，如：自適應型表面等離子共振光學元件，然而，此裝置探測折射率范圍有限，只適用于氣體樣品。

發明內容

針對上述不足，本發明的目的是提供一種結構簡單、檢測范圍大，測量精度高的雙通道自適應型表面等離子共振折射率光學元件。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：雙通道自適應型表面等離子共振折射率光學元件，其特征在于它由同種材料的小直角等腰三棱鏡和大直角等腰三棱鏡構成，小直角等腰三棱鏡的一直角面與大直角等腰三棱鏡的一直角面通過折射率油進行粘接，小直角等腰三棱鏡的直角頂點與大直角等腰三棱鏡的銳角頂點相接，小直角等腰三棱鏡的斜邊與大直角等腰三棱鏡的斜邊相平行；所述的小直角等腰三棱鏡和大直角等腰三棱鏡的斜邊上分別鍍有30～50nm的金膜；所述的大直角等腰三棱鏡的直角邊的長度大于或等于小直角等腰三棱鏡的直角邊長度的2倍。

該元件對樣品折射率的變化非常敏感，而且入射光與出射光的方向保持一致或者變化很小，與傳統的旋轉棱鏡角度掃描方式相比，結構更簡單，探測更方便；可實現雙通道探測，對比分析，增大檢測范圍，提高測量精度。本發明適用于各種氣、液樣品的檢測。

本發明利用雙棱鏡自適應光路，可以使入射光的方向和經棱鏡與樣品界面反射后的出射光方向基本保持不變，便于光信號的探測。由于具有兩個等離子共振表面，可進行雙通道探測；特殊的結構設計，將擴大檢測范圍，提高測量精度。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖中：1-小直角等腰三棱鏡，2-大直等腰角三棱鏡，3-入射光線，9-出射光線，4-光線射入平面，8-光線射出平面，5-第一通道鍍金膜傳感面，7-第二通道鍍金膜傳感面，6-耦合面。

具體實施方式

如圖1所示，雙通道自適應型表面等離子共振折射率光學元件，它由兩個同種材料的大、小直角等腰三棱鏡構成，大直角等腰三棱鏡(BGJIFH)直角邊的長度大于或等于小直角三棱鏡(ABCDEF)直角邊長度的2倍，將小直角等腰三棱鏡1的一直角面用折射率油與一個同種材料的大直角等腰三棱鏡2的一個直角面粘接，粘接時小直角等腰三棱鏡1的粘接面的直角頂點與大直角等腰三棱鏡2的粘接面的銳角項點相接形成耦合面6(BCDF面)，小直角等腰三棱鏡1的斜邊面(ACDE面)與大直角等腰三棱鏡2的斜邊面(BJIF面)相平行，ACDE面BJIF面上分別鍍有30～50nm的金膜形成第一通道鍍金膜傳感面5和第二通道鍍金膜傳感面7，將兩種樣品分別放在第一通道鍍金膜傳感面5和第二通道鍍金膜傳感面7上。入射光線3從小直角等腰三棱鏡的光線射入平面(ABFE面)4入射，經第一通道鍍金膜傳感面5反射，穿過小直角等腰三棱鏡和耦合面6，射入大直角等腰三棱鏡2中，經過第二通道鍍金膜傳感面7反射，最后，出射光線9由大直角等腰三棱鏡的射出平面8射出，供光電傳感器進行探測。

大直角三棱鏡的作用是：(1)使出射光線9與入射光線3平行的方向射出，便于探測。(2)使射入兩個通道鍍金膜傳感面5和7的入射角相同，通過這兩個傳感面獲得信號的比較，可以有效的消除溫漂和系統震動等因素帶來的影響，實現了雙通道探測，提高測量精度。(3)大直角等腰三棱鏡的直角邊的長度大于或等于小直角等腰三棱鏡的直角邊長度的2倍可以擴大樣品的折射率的探測范圍，使得氣體或液體都在儀器的探測的范圍內。