[發明專利]雙模式表面等離子體耦合發射熒光成像檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201310267360.3
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103344620A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 李耀群;蔡偉鵬;劉倩;曹爍暉;謝凱信;翁玉華
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 劉勇

技術領域

本發明涉及一種熒光成像檢測，尤其是涉及一種雙模式表面等離子體耦合發射熒光成像檢測裝置及檢測方法。

背景技術

由于具有高的靈敏度，熒光分析技術在現代生化研究與疾病診斷等領域具有廣泛的應用。然而，為了檢測低濃度或復雜基底下的分析物，人們仍致力于發展新型熒光技術及儀器，以進一步提高熒光的靈敏度。表面等離子體耦合發射熒光法（Surface?Plasmon?Coupled?Emission,SPCE）由于具有熒光增強，定向發射，高度偏振性，距離敏感性，光譜分辨和背景抑制等獨特性質，逐漸引起科研工作者的興趣。SPCE的原理為：處于光滑納米金屬表面200nm范圍的激發態熒光團與金屬表面的等離子體耦合作用后，以熒光發射波長對應的SPCE角（即θ_SPCE）進入棱鏡基體輻射。而在自由空間（Free?Space,FS）發射中，由于熒光發射在空間上是各向同性的，所檢測到的信號不足總熒光強度的1%，與之相比，SPCE的熒光收集效率可達到50%。

根據樣品激發方式的不同，SPCE可分為克萊徹曼模式（Kretschmann模式，即KR模式）和反式克萊徹曼模式（Reverse?Kretschmann模式，即RK模式）。在KR模式中，入射光由棱鏡一側以表面等離子體激發角度入射到金屬膜表面，引發表面等離子體，產生瞬逝場，從而激發金屬表面的熒光團樣品膜，激發態的熒光團與金屬表面的等離子體發生耦合作用后，通過棱鏡定向輻射。在RK模式中，入射光直接照射到熒光團樣品膜，近表面的激發態熒光團和金屬3表面的等離子體發生耦合作用并通過棱鏡定向輻射。因此，在SPCE中，激發態的熒光團與金屬表面的作用，與激發方式無關。

SPCE自提出以來，研究方向主要為熒光機理研究、金屬基底優化、儀器結構設計、分析應用檢測等方面，本申請人在專利號為200910111882.8的中國專利中公開一種表面等離子體耦合熒光檢測裝置，是一種結構簡單、易于實驗室操作和推廣的SPCE熒光光譜檢測裝置。近年來，基于SPCE的成像研究也獲得了極大的關注。在SPCE中，將棱鏡替換成物鏡，也可實現SPCE檢測。大多數的SPCE成像研究主要是基于物鏡型結構的裝置，由于物鏡型裝置價格極其昂貴，操作復雜，設計繁瑣，加工復雜且波長適用范圍窄，因此，本申請人又在公開號為CN102539404A的中國專利中公開一種定向發射熒光成像檢測裝置，是一種基于棱鏡構型的RK模式SPCE成像檢測裝置。與物鏡型的SPCE成像裝置對比，基于棱鏡構型的RK模式SPCE成像裝置，入射光直接照射樣品表面，無需KR模式中的精密調整入射角度，裝置結構簡單、成本低廉、操作簡便，波長檢測適用范圍更廣，能檢測到的有效成像區域更大，在中高密度的微陣列芯片檢測中具有獨特的優勢。然而，上述基于棱鏡構型的RK模式SPCE成像裝置，也存在以下不足之處：該成像裝置模式單一，功能簡單，由于其入射光路固定，入射光角度無法改變，因此僅能進行RK模式的SPCE成像。而在RK模式中，其熒光的增強主要是來自于收集效率的提高，目前報道的RK模式的SPCE成像熒光增強效果差強人意（僅約為2倍），應用于低濃度及復雜基底存在下的生物樣品檢測時，由于熒光信號太弱，常常遇到較大的瓶頸和挑戰。與RK模式相比，KR模式的SPCE除了熒光收集效率的提高外，由于瞬逝場激發作用的參與，增強了激發熒光團的能量，因而有更好的熒光增強效果。但KR模式SPCE成像檢測，只有以表面等離子體激發角入射的激發光才能引發表面等離子體產生瞬逝場，因此需調整入射光的角度；同時，激發光及其反射光與發射光的角度差較小，需要采用高性能的濾光片去除激發光或其反射光的干擾，因此，在單一模式下，無論是KR模式或者RK模式的SPCE成像裝置，在研究和應用中都常常遇到較大的瓶頸和挑戰，限制SPCE成像技術的推廣。

發明內容

本發明的目的旨在克服上述現有檢測裝置存在的缺點，綜合考慮KR和RK兩種模式SPCE各自的優勢與不足，提供一種基于棱鏡構型，可實現不同模式下成像檢測的雙模式表面等離子體耦合發射熒光成像檢測裝置。

本發明的另一目的旨在提供一種雙模式表面等離子體耦合發射熒光成像檢測方法。

通過所述雙模式表面等離子體耦合發射熒光成像檢測裝置既可以進行RK模式的SPCE成像檢測，也可實現KR模式下的SPCE成像檢測，有效地發揮KR和RK模式SPCE的各自優勢，避免了單一模式時存在的問題。

本發明所述雙模式表面等離子體耦合發射熒光成像檢測裝置設有樣品系統、入射臂系統和檢測臂系統；