[實(shí)用新型]角度調(diào)制與波長(zhǎng)調(diào)制SPR共用系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320557356.6
• 申請(qǐng)日: 2013-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203405410U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高來(lái)勖;黃妍;李松權(quán);劉書(shū)鋼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 黑龍江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/41
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/41
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張利明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

表面等離子激元共振（Surface?Plasmon?Resonance,SPR）現(xiàn)象對(duì)于與產(chǎn)生表面等離子激元的金屬薄膜相接觸介質(zhì)（或膜層）的折射率極其敏感，基于這種特性，SPR傳感檢測(cè)技術(shù)備受關(guān)注，并且得到快速發(fā)展，已在生物傳感、化學(xué)分析、藥品研發(fā)、食品安全、環(huán)境檢測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。SPR傳感器有四種調(diào)制方式，即角度、波長(zhǎng)、強(qiáng)度和相位調(diào)制。目前，單一調(diào)制方式的SPR傳感器較為常用且技術(shù)比較成熟，比如角度調(diào)制型SPR傳感器、波長(zhǎng)調(diào)制型SPR傳感器等。且傳統(tǒng)的角度調(diào)制SPR傳感器中，通常利用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)精密θ-2θ轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)θ轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)改變?nèi)肷浣嵌龋ㄟ^(guò)2θ轉(zhuǎn)臺(tái)改變探測(cè)器位置，從而使探測(cè)器可以接收到反射光信號(hào)，這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)弊端是轉(zhuǎn)臺(tái)的精度和回程誤差等，將直接影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

在傳統(tǒng)的波長(zhǎng)調(diào)制SPR傳感器測(cè)量過(guò)程中，要求光源能夠輸出較寬的波長(zhǎng)范圍，當(dāng)寬帶光源以固定的入射角度入射在SPR傳感器中，通過(guò)光譜儀觀察到共振波長(zhǎng)會(huì)隨著被測(cè)介質(zhì)折射率的變化而變化，通過(guò)多次波長(zhǎng)調(diào)制實(shí)驗(yàn)，可以找到共振波長(zhǎng)與被測(cè)介質(zhì)折射率之間的關(guān)系，即一個(gè)共振波長(zhǎng)僅與一個(gè)被測(cè)介質(zhì)折射率相對(duì)應(yīng)，可見(jiàn)寬帶光源的帶寬范圍直接影響到SPR傳感器可測(cè)量的介質(zhì)折射率范圍。通過(guò)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和仿真分析，可知對(duì)于波長(zhǎng)調(diào)制型SPR傳感器，其折射率檢測(cè)靈敏度隨著波長(zhǎng)的增加而提高。

在波長(zhǎng)調(diào)制SPR傳感器中，非常重要的環(huán)節(jié)是如何選取參考譜，很多進(jìn)行波長(zhǎng)SPR調(diào)制的實(shí)驗(yàn)裝置都難于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)獲取參考光譜，而通常是采用未發(fā)生SPR時(shí)的全反射光譜作為唯一的參考光譜，進(jìn)行整個(gè)波長(zhǎng)SPR掃描的參考光譜，這會(huì)影響歸一化反射率的數(shù)值，影響測(cè)量的準(zhǔn)確度，無(wú)法抵消光源不穩(wěn)定性等不利因素。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有角度調(diào)制SPR傳感器和波長(zhǎng)調(diào)制SPR傳感器功能單一、角度調(diào)制SPR傳感器數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確度低和波長(zhǎng)調(diào)制SPR傳感器難于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)獲取參考光譜的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種角度調(diào)制與波長(zhǎng)調(diào)制SPR共用系統(tǒng)。

角度調(diào)制與波長(zhǎng)調(diào)制SPR共用系統(tǒng)，它包括光源、反射棱鏡、顯微物鏡、載玻片、金膜、接收器、反射鏡和光譜儀；

步進(jìn)電機(jī)用于帶動(dòng)反射棱鏡在平面內(nèi)左右移動(dòng)，所述的金膜鍍?cè)谳d玻片的一面，且金膜與待測(cè)物接觸，所述的顯微物鏡通過(guò)折射率匹配液與載玻片的另一面相耦合；所述的光源輸出的光入射至反射棱鏡的第一端面后，形成兩束光，其中，第一束光為在反射棱鏡的第一端面形成的反射光，第二束光為在反射棱鏡的第一端面形成的透射光；

第一束光透過(guò)顯微物鏡聚焦在載玻片的一側(cè)的金膜上，且聚焦在金膜上的入射光經(jīng)金膜全反射后，又透過(guò)顯微物鏡入射至反射棱鏡的第二端面，經(jīng)反射棱鏡的第二端面反射后入射至接收器；

第二束光依次經(jīng)過(guò)反射棱鏡的第二端面和第三端面反射后，從其第一端面透射后，入射至反射鏡，經(jīng)反射鏡反射后入射至光譜儀；

所述的反射棱鏡的第二端面和反射棱鏡的第三端面鍍有高反膜。

本實(shí)用新型所述的角度調(diào)制與波長(zhǎng)調(diào)制SPR共用系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)角度調(diào)制、波長(zhǎng)調(diào)制、和角度與波長(zhǎng)共同調(diào)制，且能保證在移除反射棱鏡時(shí)，光源發(fā)出的光準(zhǔn)直入射至接收器；

當(dāng)角度調(diào)制與波長(zhǎng)調(diào)制SPR共用系統(tǒng)單獨(dú)進(jìn)行角度調(diào)制時(shí)，光源為激光器，且激光器發(fā)出的光為單色光，接收器為探測(cè)器，而探測(cè)器用于光強(qiáng)探測(cè)，在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下使反射棱鏡在平面內(nèi)左右移動(dòng)，從而改變光入射到金膜表面時(shí)的入射角，實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量，提高了數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確度和靈敏度。本發(fā)明通過(guò)步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)或通過(guò)干涉儀控制反射棱鏡移動(dòng)距離，從而精確控制入射角度。

當(dāng)角度調(diào)制與波長(zhǎng)調(diào)制SPR共用系統(tǒng)單獨(dú)進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)制時(shí)，使反射棱鏡固定，光源輸出的光為寬帶光源，接收器為光譜儀，本發(fā)明采用反射棱鏡的透射光作為實(shí)時(shí)的參考光譜，用于反射率歸一化，從而獲得反射率與入射波長(zhǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在進(jìn)行反射率歸一化處理時(shí)，可以很好地消除光源不穩(wěn)定的影響，提高測(cè)量準(zhǔn)確度和靈敏度。

當(dāng)角度調(diào)制與波長(zhǎng)調(diào)制SPR共用系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行角度調(diào)制和波長(zhǎng)調(diào)制時(shí)，光源發(fā)出的光為寬帶光，在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下使反射棱鏡在平面內(nèi)左右移動(dòng)，從而改變光入射到金膜表面時(shí)的入射角，將反射棱鏡中的透射光作為實(shí)時(shí)的參考光譜，用于反射率歸一化，獲得反射率與入射波長(zhǎng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；在進(jìn)行反射率歸一化處理時(shí)，可以很好地消除光源不穩(wěn)定的影響，提高測(cè)量準(zhǔn)確度和靈敏度。

附圖說(shuō)明