[發(fā)明專利]表面等離子體生化傳感檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710099103.8
• 申請日: 2007-05-11
• 公開（公告）號: CN101051025A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳旭南;羅先剛;李海穎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/55;G01N33/50;G06F19/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 賈玉忠;盧紀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種表面等離子體生化傳感檢測裝置，屬于生化傳感檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著光學(xué)技術(shù)與納米結(jié)構(gòu)加工技術(shù)的不斷進步，傳統(tǒng)光學(xué)技術(shù)已發(fā)展延伸到表面等離子體光學(xué)，金屬納米結(jié)構(gòu)表面等離子體性質(zhì)得到深入研究和揭示，研究發(fā)現(xiàn)電磁場可以激發(fā)金屬納米結(jié)構(gòu)表面的自由電子產(chǎn)生共振，對于某入射光頻率范圍，光與表面自由電子耦合共振出現(xiàn)強烈的近場局域化和光譜選擇吸收，這種共振模式對金屬結(jié)構(gòu)周圍區(qū)域介質(zhì)折射率的變化非常敏感，由于這種特性，使它可以應(yīng)用于生化傳感檢測領(lǐng)域。目前已有很多工作都在研究金屬納米粒子的消光特性，它隨著粒子的形狀、尺寸、陣列類型以及周圍環(huán)境的變化而變化，并將這局域化表面等離子體共振通過對粒子吸收或者散射光譜特性的分析，應(yīng)用于生化傳感檢測，其中有納米球、方形和方形柱、長方形和長方形柱、圓柱、正四面體、三角形和三角形柱、棱形和棱形柱等等類型金屬納米粒子結(jié)構(gòu)列陣，這些結(jié)構(gòu)中以三角形和棱形列陣粒子結(jié)構(gòu)為最好。但是，即使是三角形和棱形結(jié)構(gòu)，這種類型的共振曲線半高全寬值很大(60-100nm)，折射率靈敏度也較小，只有10-30nm/RIU，使得品質(zhì)因素只達到0.2-1，甚至更小，因此傳感靈敏度較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單實用的雙面高斯形剖面金屬納米光柵結(jié)構(gòu)的高靈敏度表面等離子生化傳感檢測裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：表面等離子體生化傳感檢測裝置，其特點在于：包括被測樣品測試臺、金屬納米結(jié)構(gòu)基片、半透半反立方鏡或半透半反鏡或反射鏡、偏振片、濾光片、準直鏡、照明光纖、集光鏡、氙燈光源、聚光鏡、單色儀、光電倍增管、信號處理數(shù)碼轉(zhuǎn)換器、計算機部分、被測生化樣品、XY掃描臺和掃描驅(qū)動控制器；氙燈光源、集光鏡和照明光纖組成對被測生化樣品照明的照明系統(tǒng)；準直鏡、濾光片、偏振片和半透半反立方鏡或半透半反鏡或反射鏡依次放置，使照明系統(tǒng)發(fā)出的照明光變成有一定波長范圍的TM偏振平行光照射被測生化樣品，涂有被測生化樣品的金屬納米結(jié)構(gòu)基片放置在XY掃描臺上的被測樣品測試臺上；聚光鏡、單色儀和光電倍增管組成檢測光學(xué)系統(tǒng)，安放在半透半反立方鏡或半透半反鏡或反射鏡的一側(cè)，由照明系統(tǒng)射出的光經(jīng)準直起偏后射入被測生化樣品和金屬納米結(jié)構(gòu)基片中，產(chǎn)生局域化表面等離子體共振，射出的檢測光通過檢測光學(xué)系統(tǒng)，被光電倍增管接收和轉(zhuǎn)換為電信號，再通過信號處理和數(shù)碼轉(zhuǎn)換送入計算機部分，檢測出生化樣品的種類，檢測完該處的被測生化樣品后，再通過計算機部分和掃描驅(qū)動控制器控制掃描臺運動到另一位置進行檢測，直到金屬納米結(jié)構(gòu)基片上所有需檢測的被測生化樣品都檢測完。

所述的由氙燈光源、集光鏡和照明光纖組成的照明系統(tǒng)安放在最上方，下方依次放置準直鏡、濾光片、偏振片、半透半反立方鏡或半透半反鏡或反射鏡。

所述的由氙燈光源、集光鏡和照明光纖組成的照明系統(tǒng)安放在最下方，上方依次放置準直鏡、濾光片、偏振片、半透半反立方鏡或半透半反鏡或反射鏡。

所述的該裝置金屬納米結(jié)構(gòu)基片由基板和金屬納米結(jié)構(gòu)薄膜片組成，基板是一壓制在金屬納米結(jié)構(gòu)薄膜片上的高折射透光物質(zhì)層，其相對折射率為1.55-1.85，金屬納米結(jié)構(gòu)薄膜片是一由金材料構(gòu)成的薄膜片，該薄膜片的厚度為35-135nm，在它的上下表面均刻有等周期高斯形剖面納米光柵結(jié)構(gòu)，采用離子束或電子束光刻方法制作，以上表面其中某一個高斯形溝槽底部0為坐標原點，上表面結(jié)構(gòu)輪廓表示為：

y(x)=-HΣm=-∞∞exp[-(x-mΛω)2]]]>

下表面結(jié)構(gòu)輪廓表示為：