[發(fā)明專利]分析裝置及方法、光學(xué)元件及其設(shè)計方法以及電子設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410079129.6
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN104034657A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杉本守;真野哲雄;江成芽久美
• 申請（專利權(quán)）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00;H05H1/24;G02B5/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分析裝置、分析方法、使用它們的光學(xué)元件以及電子設(shè)備、以及光學(xué)元件的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

不但在醫(yī)療健康領(lǐng)域而且在環(huán)境、食品、公安等領(lǐng)域中，需要高靈敏度、高精度、迅速且簡便地檢測微量物質(zhì)的傳感技術(shù)。作為傳感的對象的微量的物質(zhì)涉及非常多的方面，例如細(xì)菌、病毒、蛋白質(zhì)、核酸、各種抗原抗體等生物體關(guān)聯(lián)物質(zhì)、包括無機分子、有機分子、高分子在內(nèi)的各種化合物成為傳感對象。目前，微量物質(zhì)的檢測可經(jīng)過取樣、分析、解析而進(jìn)行，然而由于需要專用的裝置，要求檢查操作人員的熟練，很多情況下現(xiàn)場分析較困難。因此，到得到檢查結(jié)果需要長時間（數(shù)日以上）。在傳感技術(shù)中，迅速且簡便的要求非常強烈，期望能夠適應(yīng)該要求的傳感器的開發(fā)。

例如，從所謂集成化比較容易、難以受到檢查、測量環(huán)境影響的期待出發(fā)，對利用表面等離子體共振（SPR：Surface?Plasmon?Resonance）的傳感器、利用表面增強拉曼散射（SERS：Surface-Enhanced?Raman?Scattering）的傳感器的關(guān)心日益增高。

并且，以更高靈敏度的傳感為目的，作為具備實現(xiàn)使局域型等離子體（LSP：Localized?Surface?Plasmon）和傳播型等離子體（PSP：Propageted?Surface?Plasmon）的雙模式同時共振的混合模式的構(gòu)造的傳感器元件的一個例子，在專利文獻(xiàn)1以及專利文獻(xiàn)2中提出一種所謂GSPP（Gap?type?Surface?Plasmon?Polariton：間隙式表面等離子體激元）的元件。此外，在非專利文獻(xiàn)1中提出使用能夠使LSP以及PSP的混合的元件而使拉曼散射光增強的方法。

在上述非專利文獻(xiàn)1中公開的SERS中，沒有考慮入射光的波長、偏振狀態(tài)與陣列的排列的關(guān)系是一個原因，不一定能得到在寬頻帶中的充分的信號增強度。

現(xiàn)行技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：國際公開2009/002524號

專利文獻(xiàn)2：國際公開2005/114298號

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：OPTIC?EXPRESS?Vol.19No.16（2011）14919-14928。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的幾個方式的一個目的在于提供基于由光照射激發(fā)的等離子體的光的增強度曲線良好的光學(xué)元件及其設(shè)計方法。此外，本發(fā)明的幾個方式的一個目的在于提供具備那樣的光學(xué)元件的分析裝置以及電子設(shè)備和分析方法。

本發(fā)明的分析裝置的一個方式具備：光學(xué)元件，其包括金屬層、設(shè)置于所述金屬層上且透過光的透光層、在所述透光層上在第一方向以第一間隔排列并且在與所述第一方向交叉的第二方向以第二間隔排列的多個金屬粒子；光源，其照射入射至所述光學(xué)元件的入射光；以及檢測器，其檢測從所述光學(xué)元件放射的光，其中，所述光學(xué)元件的所述金屬粒子的配置滿足下式（1）的關(guān)系，向所述光學(xué)元件照射與所述第一方向相同方向的直線偏振光以及與所述第二方向相同方向的直線偏振光，P1＜P2…（1），其中，P1表示所述第一間隔，P2表示所述第二間隔。

根據(jù)這樣的分析裝置，由于可使基于光學(xué)元件的等離子體的光增強度曲線變寬，因此能夠容易地進(jìn)行廣泛的微量物質(zhì)的檢測、測量。

本發(fā)明的分析裝置的一個方式具備：光學(xué)元件，其包括金屬層、設(shè)置于所述金屬層上且透過光的透光層、在所述透光層上在第一方向以第一間隔排列并且在與所述第一方向交叉的第二方向以第二間隔排列的多個金屬粒子；光源，其照射入射至所述光學(xué)元件的入射光；以及檢測器，其檢測從所述光學(xué)元件放射的光，其中，所述光學(xué)元件的所述金屬粒子的配置滿足下式（1）的關(guān)系，向所述光學(xué)元件照射圓偏振光，P1＜P2…（1），其中，P1表示所述第一間隔，P2表示所述第二間隔。

根據(jù)這樣的分析裝置，由于可使基于光學(xué)元件的等離子體的光增強度曲線變寬，因此能夠容易地進(jìn)行廣泛的微量物質(zhì)的檢測、測量。

在本發(fā)明的分析裝置中，所述光學(xué)元件的所述金屬粒子的配置滿足下式（2）的關(guān)系：P1＜P2≦Q+P1…（2），其中，當(dāng)設(shè)所述金屬粒子列激發(fā)的局域型等離子體的角頻率為ω、構(gòu)成所述金屬層的金屬的介電常數(shù)為ε（ω）、所述金屬層的周邊的介電常數(shù)為ε、真空中的光速為c、所述入射光的照射角即從所述透光層的厚度方向的傾斜角為θ時，Q由下式（3）給出：（ω/c）·{ε·ε（ω）/（ε+ε（ω））}^1/2＝（ω/c）·ε^1/2·sinθ+2mπ/Q（m＝±1、±2、…）…（3）。