[發明專利]一種無標記微納米粒子的熒光探測方法及裝置

有效

• 申請號: 201710467212.4
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107290314B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 洪昕
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明公開了一種無標記微納米粒子的熒光探測方法及裝置,屬于近場光學技術領域。其特征在于利用全內反射結構激發貴金屬的表面等離子共振，位于貴金屬膜表面的微納米粒子與貴金屬膜的表面等離子體共振作用后發生受抑全內反射，通過其透射光激發粒子所在熒光溶液發光。裝置包括激光器、偏振調整器、光波矢?金屬膜表面等離子耦合器、一側表面鍍有貴金屬膜的玻璃載玻片、缺底樣品槽、熒光收集透鏡、光學中性濾波片、光電探測器、處理電路、電腦、旋轉臺。本發明實現了對微納米粒子的無需標記直接探測，粒子的濃度直接通過熒光的強度進行表征。

技術領域

本發明屬于近場光學技術領域，涉及到微納米結構與漸逝場的作用，特別涉及通過受抑全內反射激發熒光而進行的一種無標記微納粒子的探測方法及裝置。

背景技術

微納粒子的檢測在生物醫學領域至關重要，例如病毒的典型尺寸范圍在20nm-400nm之間，這類物質的精確探測可為瘟疫預報、控制瘟疫爆發和公共安全防護等方面提供重要的檢測手段。但是由于該類物質尺寸較小，難于對其進行直接探測，通常采用熒光標記的方法,該方法在檢測靈敏度上就有突出的優勢，但是需要篩選出特異的分子探針，當待測粒子不明時，探針的篩選比較困難。該類粒子的無標記直接探測是生醫臨床所急需的手段。

發明內容

本發明的目的是提供一種微納米粒子的無標記直接探測方法及裝置。

本發明的技術方案是：

一種無標記微納粒子的熒光探測方法，利用全內反射結構激發貴金屬的表面等離子共振，位于貴金屬膜表面的微納米粒子與貴金屬膜的表面等離子體共振作用后發生受抑全內反射，通過其透射光激發粒子所在處的熒光溶液發光。

該方法應用于如下裝置，該裝置包括激光器、偏振調整器、光波矢-金屬膜表面等離子體耦合器、一側表面鍍有貴金屬膜的玻璃載玻片、缺底樣品槽、熒光收集透鏡、光學中性濾波片、光電探測器、處理電路、電腦、旋轉臺；其中，激光器提供入射光用于激發金屬膜的表面等離子體共振；偏振調整器將激光器所發入射光的偏振態調整為平行于入射面的p光后經光波矢-金屬膜表面等離子體耦合器入射到載玻片的貴金屬膜上，耦合器與載玻片中金屬膜下方的玻璃表面經折射率匹配物質連接在一起；缺底樣品槽直接放在金屬膜上，并與之密封成樣品槽，未經處理的微納粒子與熒光溶液注入槽內；樣品槽中發出的熒光經熒光收集系統收集后經光學中性濾波片后匯聚在光電探測器，經處理電路后獲得的電信號輸入電腦；光學中性濾光片用于設置熒光進入光電探測器的閾值；光波矢-金屬膜表面等離子耦合器用于匹配光波矢與貴金屬膜的波矢；光波矢-金屬膜表面等離子耦合器與樣品槽的鍍有金屬膜的玻璃底經折射率匹配物質連接在一起，固定在旋轉臺上；電腦控制旋轉臺連續旋轉。

上述的貴金屬的厚度h的取值范圍為35nm≤h≤75nm。

激發光經光波矢-金屬膜表面等離子耦合器激發貴金屬膜的表面等離子體共振，激發光與裝有待測微納粒子的樣品槽分別位于貴金屬膜的兩側。激發光的波長位于熒光溶液吸收峰的半高寬內，其帶寬取決于待測粒子的直徑和濃度。

上述的待測微納粒子的直徑范圍為30nm-1000nm，粒子的表面為非金屬材料。入射光與金屬膜法線的夾角為入射角，通過旋轉臺轉動，使入射角在0～90度范圍內連續改變。熒光收集透鏡的焦點位于金膜表面上或距離金屬膜的一個粒徑的離焦范圍內。光源可以是單束，也可以是入射角相同的多個相同的光源、或同一光源分出的入射角相同的多束。

本發明實現了對微納米粒子進行無需標記直接探測，粒子的濃度直接通過熒光的強度進行表征。

附圖說明

圖1是無標記微納米粒子的熒光探測方法示意圖

圖中：1激光器；2偏振態調整器；3用于匹配光波矢和金屬膜表面等離子波矢的棱鏡；4鍍在玻璃載玻片上的金屬膜；5缺底樣品槽；6熒光收集透鏡；7光學中性濾光片；8光電探測器；9處理電路；10電腦；11旋轉臺。