專利名稱：雙通道自適應(yīng)型表面等離子共振折射率光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙通道自適應(yīng)型表面等離子共振折射率光學(xué)元件。 技術(shù)背景表面等離子共振(SPR)是一種發(fā)生在金屬膜層與電介質(zhì)界面上的物理光學(xué)現(xiàn)象，由此發(fā) 展起來的表面等離子共振(SPR)探測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)、免疫技術(shù)和制藥等方面。SPR 傳感系統(tǒng)的核心部分就是折射率光學(xué)元件。表面等離子共振按激勵(lì)方式可分為棱鏡激勵(lì)式、光纖激勵(lì)式和光柵激勵(lì)式等。按光信號(hào)探測(cè)方式可分為共振角探測(cè)方式、共振波長(zhǎng)探測(cè)方式和共振相位探測(cè)方式。棱鏡式SPR生化分析儀的研究相對(duì)較成熟，常常與角度掃描的探測(cè)方式相結(jié)合，其特點(diǎn)是裝置相對(duì)簡(jiǎn)單、 容易實(shí)現(xiàn)、性能穩(wěn)定、精度高及測(cè)量范圍大。在旋轉(zhuǎn)棱鏡角度掃描方式下，目前通常采用的光路是固定入射光的方向不變，通過同時(shí)旋轉(zhuǎn)棱鏡和樣品，使光線在棱鏡和樣品兩者界面上的人射角度改變A0，此時(shí)，從界面上反射、 經(jīng)棱鏡射出光線的方向與入射光方向的夾角為2A0，這給出射光的跟蹤和探測(cè)裝置帶來了很 大的困難，增加了測(cè)量裝置的復(fù)雜性。近年來有人提出一些方案試圖解決這一問題，如自適應(yīng)型表面等離子共振光學(xué)元件，然而，此裝置探測(cè)折射率范圍有限，只適用于氣體樣品。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)范圍大，測(cè)量精度高的雙通道 自適應(yīng)型表面等離子共振折射率光學(xué)元件。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是雙通道自適應(yīng)型表面等離子共振折射率光學(xué) 元件，其特征在于它由同種材料的小直角等腰三棱鏡和大直角等腰三棱鏡構(gòu)成，小直角等腰 三棱鏡的一直角面與大直角等腰三棱鏡的一直角面通過折射率油進(jìn)行粘接，小直角等腰三棱 鏡的直角頂點(diǎn)與大直角等腰三棱鏡的銳角頂點(diǎn)相接，小直角等腰三棱鏡的斜邊與大直角等腰 三棱鏡的斜邊相平行；所述的小直角等腰三棱鏡和大直角等腰三棱鏡的斜邊上分別鍍有30~50nm的金膜；所述的大直角等腰三棱鏡的直角邊的長(zhǎng)度大于或等于小直角等腰三棱鏡的 直角邊長(zhǎng)度的2倍。該元件對(duì)樣品折射率的變化非常敏感，而且入射光與出射光的方向保持一致或者變化很 小，與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡角度掃描方式相比，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，探測(cè)更方便；可實(shí)現(xiàn)雙通道探測(cè)， 對(duì)比分析，增大檢測(cè)范圍，提高測(cè)量精度。本發(fā)明適用于各種氣、液樣品的檢測(cè)。本發(fā)明利用雙棱鏡自適應(yīng)光路，可以使入射光的方向和經(jīng)棱鏡與樣品界面反射后的出射 光方向基本保持不變，便于光信號(hào)的探測(cè)。由于具有兩個(gè)等離子共振表面，可進(jìn)行雙通道探 測(cè)；特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將擴(kuò)大檢測(cè)范圍，提高測(cè)量精度。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi)一小直角等腰三棱鏡，2—大直等腰角三棱鏡，3—入射光線，9一出射光線， 4一光線射入平面，8—光線射出平面，5—第一通道鍍金膜傳感面，7—第二通道鍍金膜 傳感面，6—耦合面。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，雙通道自適應(yīng)型表面等離子共振折射率光學(xué)元件，它由兩個(gè)同種材料的大、 小直角等腰三棱鏡構(gòu)成，大直角等腰三棱鏡(BGJIFH)直角邊的長(zhǎng)度大于或等于小直角三棱 鏡(ABCDEF)直角邊長(zhǎng)度的2倍，將小直角等腰三棱鏡l的一直角面用折射率油與一個(gè)同種 材料的大直角等腰三棱鏡2的一個(gè)直角面粘接，粘接時(shí)小直角等腰三棱鏡1的粘接面的直角 頂點(diǎn)與大直角等腰三棱鏡2的粘接面的銳角項(xiàng)點(diǎn)相接形成耦合面6 (BCDF面)，小直角等腰三 棱鏡1的斜邊面(ACDE面)與大直角等腰三棱鏡2的斜邊面(BJIF面)相平行，ACDE面BJIF 面上分別鍍有30 50nm的金膜形成第一通道鍍金膜傳感面5和第二通道鍍金膜傳感面7，將 兩種樣品分別放在第一通道鍍金膜傳感面5和第二通道鍍金膜傳感面7上。入射光線3從小 直角等腰三棱鏡的光線射入平面(ABFE面)4入射，經(jīng)第一通道鍍金膜傳感面5反射，穿過 小直角等腰三棱鏡和耦合面6，射入大直角等腰三棱鏡2中，經(jīng)過第二通道鍍金膜傳感面7 反射，最后，出射光線9由大直角等腰三棱鏡的射出平面8射出，供光電傳感器進(jìn)行探測(cè)。大直角三棱鏡的作用是(1)使出射光線9與入射光線3平行的方向射出，便于探測(cè)。 (2)使射入兩個(gè)通道鍍金膜傳感面5和7的入射角相同，通過這兩個(gè)傳感面獲得信號(hào)的比較， 可以有效的消除溫漂和系統(tǒng)震動(dòng)等因素帶來的影響，實(shí)現(xiàn)了雙通道探測(cè)，提高測(cè)量精度。(3) 大直角等腰三棱鏡的直角邊的長(zhǎng)度大于或等于小直角等腰三棱鏡的直角邊長(zhǎng)度的2倍可以擴(kuò) 大樣品的折射率的探測(cè)范圍，使得氣體或液體都在儀器的探測(cè)的范圍內(nèi)。兩個(gè)直角等腰三棱鏡的材料選取要與粘接它們的折射率油的折射率相匹配，例如對(duì)于 折射率為1.5148-1.5152的折射率油，三棱鏡材料可采用冕牌玻璃K6、 K8、 K9等，對(duì)于折射 率為1. 65的折射率油，三棱鏡材料可采用重火石玻璃等。金膜傳感面的備制方法采用一般的真空鍍膜技術(shù)(如磁控濺射技術(shù)、蒸發(fā)鍍膜等) 在等腰直角三棱鏡的斜邊面上鍍制30 50nm的金膜，并保證膜的厚度均勻。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可保證入射光線的方向與穿過光學(xué)元件后的出射光線的方向保持一致，使 對(duì)信號(hào)的探測(cè)更容易。兩個(gè)等腰直角三棱鏡的斜邊面(ACDE面和BJIF面)形成兩個(gè)探測(cè)通道，樣品分別放在 兩個(gè)金膜上，能夠?qū)蓚€(gè)樣品進(jìn)行同時(shí)測(cè)量。
權(quán)利要求
1.雙通道自適應(yīng)型表面等離子共振折射率光學(xué)元件，其特征在于它由同種材料的小直角等腰三棱鏡和大直角等腰三棱鏡構(gòu)成，小直角等腰三棱鏡的一直角面與大直角等腰三棱鏡的一直角面通過折射率油進(jìn)行粘接，小直角等腰三棱鏡的直角頂點(diǎn)與大直角等腰三棱鏡的銳角頂點(diǎn)相接，小直角等腰三棱鏡的斜邊與大直角等腰三棱鏡的斜邊相平行；所述的小直角等腰三棱鏡和大直角等腰三棱鏡的斜邊上分別鍍有30～50nm的金膜；所述的大直角等腰三棱鏡的直角邊的長(zhǎng)度大于或等于小直角等腰三棱鏡的直角邊長(zhǎng)度的2倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種雙通道表面等離子共振自適應(yīng)型折射率光學(xué)元件。雙通道自適應(yīng)型表面等離子共振折射率光學(xué)元件，其特征在于它由同種材料的小直角等腰三棱鏡和大直角等腰三棱鏡構(gòu)成，小直角等腰三棱鏡的一直角面與大直角等腰三棱鏡的一直角面通過折射率油進(jìn)行粘接，小直角等腰三棱鏡的直角頂點(diǎn)與大直角等腰三棱鏡的銳角頂點(diǎn)相接，小直角等腰三棱鏡的斜邊與大直角等腰三棱鏡的斜邊相平行；所述的小直角等腰三棱鏡和大直角等腰三棱鏡的斜邊上分別鍍有30～50nm的金膜；所述的大直角等腰三棱鏡的直角邊的長(zhǎng)度大于或等于小直角等腰三棱鏡的直角邊長(zhǎng)度的2倍。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)范圍大，測(cè)量精度高的特點(diǎn)；適用于各種氣、液樣品的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N33/50GK101131356SQ20071005328
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者昊 張, 程永進(jìn), 賀俊華 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)