[發明專利]光學元件、分析裝置、分析方法及電子設備

在審

• 申請號: 201410067294.X
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN104007494A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 杉本守
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00;G01N21/65;G01N21/55
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及光學元件、分析裝置、分析方法及電子設備。

背景技術

以醫療/健康領域為首，在環境、食品、治安等領域中，正尋求高靈敏度、高精度、迅速且簡便地檢測微量物質的傳感技術。作為傳感的對象的微量物質分支非常多，例如細菌、病毒、蛋白質、核酸、各種抗原/抗體等生物體關聯物質，以及包含無機分子、有機分子、高分子的各種化合物都是傳感的對象。現有技術中，經過采樣、分析、解析進行微量物質的檢測，需要專用的裝置，且要求檢查操作者熟練，因此大多難以當場分析。因此，到得到檢查結果為止需要很長時期（數日以上）。在傳感技術中，對迅速且簡便的要求非常強，因此希望開發能夠與該要求對應的傳感器。

例如，由于期待比較容易集成化、不易受到檢查/測定環境的影響，因此對利用表面等離子體共振（SPR：Surface?Plasmon?Resonance）的傳感器，和利用表面增強拉曼散射（SERS：Surface－Enhanced?Raman?Scattering）的傳感器的關注不斷提高。

作為這樣的傳感器，專利文獻1中公開了具備在基板上形成的等離子體共振鏡、在共振鏡上形成的電介質層、在電介質層上形成并由等離子體共振粒子的周期陣列構成的等離子體共振粒子層的GSPP（Gap?type?Surface?Plasmon?Polariton：間隙式表面等離子體激元）構造。這樣的傳感器優選基于由光照射激勵的表面等離子體（SP：Surface?Plasmon）的光的增強度大。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4806411號公報

發明內容

在上述專利文獻1中，記載了等離子體共振粒子的尺寸為50nm～200nm，粒子間間隔為在粒子尺寸上加0及20nm的值，以及電介質層的厚度為2nm～40nm。

然而，在具備如上所述的粒子等的專利文獻1的傳感器中，根據由光照射激勵的表面等離子體而增大光的增強度的效果，難說一定是充分的。

本發明是為了解決上述課題的至少一部分而做出的，其若干方式的目的之一在于，提供基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度大的光學元件及分析方法。另外，本發明的若干方式的目的之一在于，提供包含上述光學元件的分析裝置及電子設備。

本發明的光學元件包括：

以第一方向為厚度方向的金屬層，

沿所述第一方向與所述金屬層分離設置的金屬粒子，以及

使所述金屬層和所述金屬粒子分離的透光層，

所述金屬粒子的所述第一方向的大小T，

滿足3nm≤T≤14nm的關系，

所述金屬粒子的與所述第一方向正交的第二方向的大小D，

滿足30nm≤D＜50nm的關系。

依據這樣的光學元件，基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度大。

在本發明的光學元件中，

所述D可以滿足30nm≤D≤40nm的關系。

依據這樣的光學元件，能夠進一步增大基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度。

在本發明的光學元件中，

所述T可以滿足3nm≤T≤6nm的關系。

依據這樣的光學元件，能夠進一步增大基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度。

在本發明的光學元件中，可以：

所述金屬粒子在所述第二方向以及與所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向具有間距P而配置成矩陣狀，

所述P滿足60nm≤P≤140nm的關系。

依據這樣的光學元件，能夠進一步增大基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度。

本發明的光學元件中，可以：

所述透光層包含氧化硅，

所述透光層的所述第一方向的厚度G滿足10nm≤G≤150nm，或，200nm≤G≤350nm的關系。

依據這樣的光學元件，能夠進一步增大基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度。

在本發明的光學元件中，可以：

所述透光層是具有正的介電常數的電介質，

二級峰的增強度SQRT比初級峰增強度SQRT大或相等，

所述透光層的所述第一方向的厚度G設定為在所述二級峰的增強度SQRT的厚度。

依據這樣的光學元件，通過將透光層的厚度設為作為折射率穩定的厚度的在二級峰的增強度SQRT的厚度，能夠更可靠地增大基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度。

在本發明的光學元件中，