[發明專利]一種單離子檢測方法和裝置

有效

• 申請號: 202110308022.4
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112964648B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 劉巍;牛宇;羅子人
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01N21/17
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種單離子成像檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）信號發生器對電調制奇點耦合差分成像反應單元的工作傳感表面施加一高頻正弦調制信號；

其中，所述信號發生器的正極與工作單元傳感表面連接，負極與工作單元的鉑絲對電極連接，用于在工作單元表面施加正弦調制信號；

（2）全內反射橢偏成像儀的探測光束，經電調制奇點耦合差分成像反應單元反射后，匯聚于全內反射橢偏成像儀的探測器；

（3）經CCD或CMOS探測器所采集的傳感表面圖像數據傳輸給信號處理單元；

（4）信號處理單元通過選取電調制奇點耦合差分成像反應單元中工作傳感表面和參比傳感表面相同大小的區域圖像，分別獲得特定積分時間內工作區域信號強度及其平均值和參比區域信號強度及其平均值，由反演得到反應單元傳感表面固液界面處單個離子或帶電分子差分信號S，對差分信號S進行傅里葉變換，選取頻譜上調制信號所在峰值進行濾波降噪。

2.根據權利要求1所述的一種單離子成像檢測方法，其特征在于：所述步驟（1）中通過微流道單元向電調制奇點耦合差分成像反應單元內輸運含有靶標離子的溶液及參比溶液。

3.一種單離子成像檢測裝置，采用權利要求1或2所述的一種單離子成像檢測方法，包括全內反射橢偏成像儀，其特征在于：還包括電調制奇點耦合差分成像反應單元、信號發生器以及信號處理單元；

所述全內反射橢偏成像儀產生探測光束，并獲取傳感表面固液界面處單個離子或帶電分子相互作用的實時圖像數據；

所述電調制奇點耦合差分成像反應單元在表面等離子體共振角鄰域內，橢偏相變奇點附近獲取工作單元和參比單元的實時信號；

所述信號發生器的正極與工作單元傳感表面連接，負極與工作單元的鉑絲對電極連接，通過信號發生器在工作單元表面施加正弦調制信號；

所述信號處理單元對所采集的奇點耦合差分成像反應單元的工作傳感表面及參比傳感表面的光學圖像信號進行差分頻譜分析，反演得到固液界面單個離子和帶電分子物化反應信息。

4.根據權利要求3所述的單離子成像檢測裝置，其特征在于：所述電調制奇點耦合差分成像反應單元，包含傾角為探測光束表面等離子體共振角的耦合棱鏡，全內反射傳感基片，以及差分成像反應單元，耦合棱鏡的反射面與全內反射傳感基片的玻璃基底重合，全內反射傳感基片的鍍膜層與差分成像反應單元接觸。

5.根據權利要求4所述的單離子成像檢測裝置，其特征在于：所述耦合棱鏡針對633 nm入射的探測光束，棱鏡傾角約為58°。

6.根據權利要求4所述的單離子成像檢測裝置，其特征在于：所述差分成像反應單元至少包含兩獨立反應腔，兩獨立反應腔的直徑均設置為5mm，兩獨立反應腔的兩腔間距≤1mm，一反應腔作為工作單元，另一反應腔作為參比單元。

7.根據權利要求4所述的單離子成像檢測裝置，其特征在于：所述全內反射傳感基片沿著中心線劃開，將全內反射傳感基片分隔為兩個基片表面，其中一個是工作表面，另外一個是參比表面。

8.根據權利要求3所述的單離子成像檢測裝置，其特征在于：包括微流道單元，所述微流道單元向電調制奇點耦合差分成像反應單元的工作感應表面輸運含有靶標離子的溶液，向參比感應表面輸運參比溶液。

9.根據權利要求3所述的單離子成像檢測裝置，其特征在于：包括噪聲隔離系統，所述全內反射橢偏成像儀和奇點耦合差分成像反應單元裝配在噪聲隔離系統內。