[發明專利]一種SPR檢測器

在審

• 申請號: 202110024719.9
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112858168A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 唐宇軒;謝中建
• 申請（專利權）人: 深圳萬物創新集團有限公司
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/552
• 代理公司: 廣州專才專利代理事務所(普通合伙) 44679
• 代理人: 曾嘉儀

本發明提供了一種SPR檢測器，包括光源元件、光檢測元件、棱鏡、金屬薄膜和反射鏡，所述反射鏡設于棱鏡的一側，且所述反射鏡與棱鏡相互垂直，所述金屬薄膜設于棱鏡背向反射鏡的一面，所述金屬薄膜背向棱鏡的一面用于負載樣品，所述棱鏡、反射鏡和金屬薄膜組成回射器；所述光源元件用于發射入射光束至棱鏡，所述入射光束依次經棱鏡初級折射、金屬薄膜反射以及棱鏡次級折射后傳輸至反射鏡，所述反射鏡將入射光束發射成反射光束并傳至光檢測元件；所述入射光束與反射光束平行反向，所述光源元件與光檢測元件并排設置。本發明SPR檢測器將光源元件、光檢測元件集成在一起且固定不動，形成回射器結構，方便光檢測元件對反射光束進行采集。

技術領域

本發明涉及檢測裝置技術領域，具體涉及一種SPR檢測器。

背景技術

表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)檢測是一種新興的基于金屬界面等離子體場效應的生物傳感技術。在SPR檢測過程中，需要入射光以一定角度入射在金屬(通常為金、銀薄膜)/絕緣體(通常為棱鏡)界面，發生全反射，從而激發金屬界面的消逝波，引起金屬界面的表面等離子體共振，吸收大量反射光，并且在相應的反射角表現為檢測的反射光強度急劇減弱。當金屬界面附著了待測目標分析物時，則會引起全反射條件下金屬界面的表面等離子體場發生變化。進行SPR檢測的方式有兩種：角度調制型SPR和波長調制型SPR。如果入射光是單一波長的光，則固定入射波長不變，通過進行入射光角度掃描，找到發生表面等離子體共振的共振角，目標分析物吸附前后的共振角度會發生變化，從而對目標分析物的吸附狀態進行分析,這種檢測方式稱為角度調制型SPR。如果入射光是可調節波長的光，則固定入射角度不變，通過進行入射光波長掃描，找到發生表面等離子體共振的波長，目標分析物吸附前后的共振波長會發生位移，從而對目標分析物的吸附狀態進行分析，這種檢測方式成為波長調制型SPR。

傳統的SPR布局是克萊舒曼(Kretschmann)布局，其總體結構示意圖如圖1所示：光線從光源元件1射出，以一定角度進入棱鏡2的一側，金屬薄膜3貼附于棱鏡2的底面上，樣品附著在金屬薄膜3的另一側。反射光從棱鏡另一側射出，由光檢測元件4采集。

波長調制型SPR的實現過程如圖2所示(專利號US 20190331599A1)，可變波長的光線從光源元件1射出，以一定角度(通常為72°)進入棱鏡2的一側，金屬薄膜3貼附于棱鏡2的底面上，樣品附著在金屬薄膜3的另一側。當光源波長發生改變時，入射光在棱鏡2界面處發生不同角度的折射，繼而在棱鏡2與金屬薄膜3的界面上的不同位點發生反射，再從棱鏡2的另一側射出，由光檢測元件4采集。當金屬薄膜3吸附的樣品發生變化時，對樣品進行不同波長光掃描(通常掃描范圍為550-850nm)，會發現樣品吸附引起金屬薄膜的折射率變化，從而導致發生全反射的波長發生位移，在譜圖上表現為反射光強度波谷隨波長發生改變。對于克萊舒曼布局，實現波長調制SPR檢測的關鍵在于，由于棱鏡對不同波長的光的折射效果不同，最終的反射光會以不同角度射出，因此一般的光檢測元件如光電池元件無法滿足檢測需求，需要較為昂貴的CCD陣列檢測器。

另外，通常情況下，SPR檢測過程中所使用的金屬薄片3厚度非常小，光線在金屬薄片中發生的折射效果忽略不計。但是，當金屬薄膜玻片厚度明顯增大時，由于光線穿過金屬薄膜玻片時容易發生折射，會進一步導致光路偏移，如圖3所示。因此SPR檢測設備中對金屬薄膜玻片的厚度要求非常嚴格，通常為0.2mm，這導致在實際操作過程中金屬薄膜玻片容易破碎，對試驗人員的技術要求非常高。同時，棱鏡2和金屬薄膜3的位置必須穩固不變，以保持光路平穩不受影響。