專利名稱：樣品分析元件及檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備金屬納米粒子、金屬納米突起這樣的金屬納米體的樣品分析元件以及檢測裝置等。
背景技術(shù)：
已知有利用局域表面等離子體共振(LSPR, localized surfaceplasmonresonance)的樣品分析元件。這樣的樣品分析元件例如具備分散在介電體表面的金屬納米體即金屬納米粒子。金屬納米粒子例如形成為充分地小于激發(fā)光的波長。向金屬納米粒子照射激發(fā)光時，在粒子上感應(yīng)出電偶極子，在粒子的周圍產(chǎn)生電場。其結(jié)果是，在金屬納米粒子與金屬納米粒子之間，生成由電偶極子間的相互作用引起的強局部電場。這樣的部位成為熱點。在非專利文獻(xiàn)I中，金屬納米粒子以指定的間距被配置成格子狀。間距的大小被設(shè)定為特定的數(shù)值時，基于消逝波(evanescent wave)而引起傳播表面等離子體(PSP,propagating surface plasmon)。傳播表面等離子體與局部表面等離子體結(jié)合，確立所謂的混合模式。局域表面等離子體共振通過該結(jié)合被進(jìn)一步增強，在金屬納米粒子的表面產(chǎn)生的近場光被進(jìn)一步加強。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:特開2009-222401號公報非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1:Yizhuo Chu 外著，“Experimental study of theinteractionbetween localized and propagating surface plasmons，，,OPTICS LETTERS,美國，2009 年2 月 I H, Vol.34, N0.3, p.244-24
發(fā)明內(nèi)容
上述樣品分析元件能夠用于目標(biāo)物質(zhì)的檢測裝置。然而，如非專利文獻(xiàn)I所公開的那樣，由于引起傳播表面等離子體共振的消逝波的波長由金屬納米粒子的排列間距決定，所以在介電體表面上的熱點的面密度變低。因此，極難確保用熱點來檢測目標(biāo)物質(zhì)，不能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的樣品分析元件及檢測裝置。根據(jù)本發(fā)明的至少一個方式，能夠提供一種既能提高熱點的面密度又使傳播表面等離子體共振與局域表面等離子體共振結(jié)合的樣品分析元件及檢測裝置。(I)本發(fā)明的一個方式涉及樣品分析元件，其特征在于，具備:基板；形成在所述基板的表面的金屬膜；形成在所述金屬膜的表面的介電體表面；多個金屬納米體群；以及長條片，在相鄰的所述多個金屬納米體群之間形成在所述介電體表面上，其中，所述多個金屬納米體群包含分散在所述介電體表面的金屬納米體，所述金屬納米體小于入射光的波長，所述多個金屬納米體群以與所述入射光共振的間距排列在一個方向或多個方向，所述長條片由不具有與所述入射光共振振動的自由電子的材料形成。依靠入射光的作用，金屬納米體引起局域表面等離子體共振。依靠金屬納米體群的間距的作用，由消逝波引起傳播表面等離子體共振。傳播表面等離子體與局部表面等離子體結(jié)合，確立所謂的混合模式。這樣，局域表面等離子體共振通過傳播表面等離子體共振而增強，近場光在金屬納米體的表面加強。形成所謂的熱點。而且，由于在各個金屬納米體群內(nèi)配置多個金屬納米體，所以與按與入射光共振的間距配置金屬納米體的情況相比，金屬納米體的面密度變高。因此，熱點的面密度提高。而且，由于金屬納米體群彼此之間的空間被不具有共振振動的自由電子的材料占據(jù)，所以能夠可靠地確保金屬納米體群的間距。能夠可靠地確保傳播表面等離子體共振的生成。(2)所述長條片的高度可以高于所述金屬納米體的高度。依據(jù)這樣的構(gòu)造，在制造過程中，即使削出金屬納米體，金屬納米體群彼此之間的空間也被不具有共振振動的自由電子的材料可靠地占據(jù)。因此，能夠可靠地確保金屬納米體群的間距。能夠可靠地確保傳播表面等離子體共振的生成。(3)金屬納米體群在以所述一個方向為第I方向時的與所述第I方向相交的第2方向，細(xì)分為按與所述入射光共振的間距排列的金屬納米體群，在這些細(xì)分的金屬納米體群彼此之間，第2長條片能夠在所述介電體表面上延伸。在這樣的樣品分析元件中，能夠沿互相交叉的2個方向設(shè)定間距。其結(jié)果是，能夠沿2個方向確立傳播表面等離子體共振。其結(jié)果是，入射光能夠具有多個偏光面。入射光能夠具有圓偏振光。(4)所述金屬納米體可以是島狀的金屬納米粒子。在樣品分析元件的制造過程中，可以在形成金屬納米體時在介電體表面預(yù)先形成長條片。因此，能夠在長條片之間根據(jù)薄膜的凝聚而形成金屬納米粒子。其結(jié)果是，能夠可靠地確保金屬納米體群的間距。能夠可靠地確保傳播表面等離子體共振的生成。(5)以上的樣品分析元件能夠用于檢測裝置。檢測裝置例如能夠具備:朝向所述樣品分析元件的金屬納米體群發(fā)射光的光源以及檢測對應(yīng)所述光的照射而從所述金屬納米體群放射的光的光檢測器。


圖1是簡要示出本發(fā)明的一種實施方式涉及的樣品分析元件的立體圖。圖2是樣品分析元件的放大垂直截面圖。圖3是示出色散關(guān)系的圖表。圖4的(a)是在仿真模型中示出指定電場的X軸方向分量的集中的垂直截面圖，圖4的(b)是示出指定電場的z軸方向分量的集中的垂直截面圖。圖5的(a)是示出電場的X軸方向分量的頻率特性的圖表，圖5的(b)是示出電場的z軸方向分量的頻率特性的圖表。圖6是示出樣品分析元件的制造工序、并簡要示出層疊在基板上的金屬膜及介電膜的垂直截面圖。圖7是示出樣品分析元件的制造工序、并簡要示出層疊在介電膜上的原材料膜及抗蝕膜的垂直截面圖。圖8是示出樣品分析元件的制造工序、并簡要示出形成在原材料膜上的抗蝕劑圖案的垂直截面圖。圖9是示出樣品分析元件的制造工序、并簡要示出從原材料膜削出的金屬納米突起的垂直截面圖。圖10是簡要示出本發(fā)明的一種實施方式涉及的檢測裝置的簡要圖。圖11是簡要示出變形例涉及的樣品分析元件的立體圖。圖12是簡要示出其他變形例涉及的樣品分析元件的垂直截面圖。符號說明11樣品分析元件、14介電體(介電膜)、15金屬納米體(金屬納米突起)、15a金屬納米體(金屬納米粒子)、16金屬納米體群(金屬納米突起群)、17長條片、31檢測裝置、36光源、37光檢測器、LP與入射光共振的間距(長間距)
具體實施例方式以下，參照附圖，說明本發(fā)明的一種實施方式。此外，以下說明的本實施方式并不是對權(quán)利要求書所記載的本發(fā)明的內(nèi)容的不當(dāng)限定，作為本發(fā)明的解決方案，本實施方式中說明的結(jié)構(gòu)并非全部必須。

(I)樣品分析元件的構(gòu)造圖1簡要示出本發(fā)明的一種實施方式涉及的樣品分析元件11。該樣品分析元件11具備基板12?；?2例如由介電體形成。介電體可以使用例如氧化硅(SiO2)、玻璃。在基板12的表面形成金屬膜13。金屬膜13由金屬形成。金屬膜13例如可以由金形成。金屬膜13例如能夠在基板12的表面在整個面不間斷地形成。金屬膜13的膜厚例如能夠設(shè)定為IOOnm左右以上。在金屬膜13的表面形成介電膜(介電體)14。介電膜14由介電體形成。介電膜14例如能夠由SiO2這樣的氧化膜形成。介電膜14例如能夠在金屬膜13的表面在整個面無間斷地形成。介電膜14的膜厚例如能夠設(shè)定為40nm左右。在介電膜14的表面形成有金屬納米突起(金屬納米體)15。金屬納米突起15色散到介電膜14的表面。金屬納米突起15由金屬材料形成。金屬納米突起15例如能夠由銀形成。另外，在形成金屬納米突起15時也可以使用金或鋁。各個金屬納米突起15形成為圓柱。圓形截面的直徑例如可以設(shè)定為10 IOOnm左右。圓柱的高度(從介電膜的表面開始)例如可以設(shè)定為5 50nm左右。圓柱的大小設(shè)定為充分地小于假定的入射光的波長。金屬納米突起15也可形成為除棱柱之外的立體形狀。在該情況下，棱柱的水平截面可以形成為除正方形、長方形之外的多角形。金屬納米突起15形成金屬納米突起群(金屬納米體群)16。金屬納米突起群16在第I方向(一個方向)DR按指定的長間距LP排列。長間距LP的大小如后所述，根據(jù)消逝波的波數(shù)而設(shè)定。在金屬納米突起群16彼此之間配置多個長條片17。S卩，長條片17在第I方向DR按長間距LP配置。長條片17沿第2方向SD平行地延伸。各個第I長條片17可以直線狀地延伸。各個第I長條片17能夠從介電膜14的輪廓的一個邊緣到另一個邊緣無間斷地延伸。在各個金屬納米突起群16內(nèi)，金屬納米突起15被配置為在第I方向DR彼此相距短間距SP。同時，在各個金屬納米突起群16內(nèi)，金屬納米突起15被配置在第2方向SD彼此相距短間距SP。因此，在各個金屬納米突起群16內(nèi)，多個金屬納米突起15以短間距SP被配置成格子狀。短間距SP被設(shè)定為至少小于長間距LP。在金屬納米突起群16內(nèi)，相鄰的金屬納米突起15彼此間的間隔被設(shè)定為小于相鄰的金屬納米突起群16彼此間的間隔。這里，金屬納米突起群16彼此的間隔被設(shè)定為大于短間距SP。如圖2所示那樣，長條片17在介電膜14的表面上延伸。長條片17的高度被設(shè)定為比金屬納米突起15的高度高。其結(jié)果是，在由包含金屬納米突起15的底面的假想平面與包含金屬納米突起15的頂面的假想平面夾住的空間內(nèi)，相鄰的金屬納米突起群16彼此間由長條片17的材料填滿。金屬納米突起群16彼此由長條片17的材料分開。長條片17由不具有與入射光共振振動的自由電子的材料形成。這樣的材料例如可以使用氧化物這樣的介電體。這里，長條片由氧化硅(SiO2)形成。圖3表示色散關(guān)系。波數(shù)k根據(jù)長間距LP來指定。直線21、22、23分別表示空氣(ns = 1.0)、水(ns = 1.33)及玻璃(ns = 1.5)的色散關(guān)系。這些色散關(guān)系表示比例關(guān)系。3條曲線24、25、26分別針對每種折射率(ns = 1.0，1.33及1.5)示出銀Ag的傳播表面等離子體共振的色散關(guān)系。進(jìn)而，3條曲線27、28、29分別針對每種折射率(ns = 1.0、1.33及
1.5)示出金Au的傳播表面等離子體共振的色散關(guān)系。與波數(shù)軸平行的直線示出金屬納米突起15的局域表面等離子體共振的角頻率(=1.94eV)(波長=639nm)。白點表示每隔一長間距LP在金屬納米突起15形成電場強度的I次峰值(極值)的入射光的角頻率。黑點表示每隔一長間距LP在金屬納米突起15形成電場強度的2次峰值的入射光的角頻率。優(yōu)選的是，長間距LP按下式給出。[數(shù)學(xué)式I]
LP= λ- Re —I這里，λ表示局域表面等離子體共振的波長，ε表示金屬膜13的復(fù)介電常數(shù)，Re[]表示實部。在樣品分析兀件11中，入射光的偏光面與X軸方向及y軸方向?qū)?zhǔn)時，根據(jù)長間距LP的設(shè)定，由消逝波引起傳播表面等離子體共振(PSPR)。傳播表面等離子體與金屬納米突起15的局部表面等離子體(LSP)結(jié)合，確立所謂的混合模式。這樣，局域表面等離子體共振被傳播表面等離子體共振增強，近場光在金屬納米突起15的表面被加強。形成所謂的熱點。而且，在各個金屬納米突起群16內(nèi)中，由于金屬納米突起15彼此間的間隔被設(shè)定為小于長間距LP的短間距SP，所以與金屬納米突起15彼此間的間隔被設(shè)定成長間距LP的情況相比，金屬納米突起15的面密度變高。熱點的面密度提高。而且，由于金屬納米突起群16彼此之間的空間被不具有與入射光共振振動的自由電子的材料即介電材料占據(jù)，所以能夠可靠地確立金屬納米突起群16的長間距LP。(2)電場強度的驗證本發(fā)明人驗證了樣品分析元件11的電場強度。在驗證時利用了FDTD(Finite-Difference Time-Domain)法的仿真軟件。在使用仿真軟件時，本發(fā)明人基于Yee Cell構(gòu)建了仿真模型。如圖4的(a)及圖4的(b)所示，在該仿真模型中，在金屬膜13上層疊了介電膜14。金屬膜13的材質(zhì)設(shè)定為金。其膜厚設(shè)定為lOOnm。介電膜14的材質(zhì)設(shè)定為Si02。其膜厚設(shè)定為40nm。在介電膜14上以長間距LP = 720nm配置長條片17。長條片17的材質(zhì)設(shè)定為Si02。長條片17的高度(從介電膜14的表面開始)設(shè)定為20nm。在長條片17彼此之間在介電膜14上排列5個金屬納米突起15。短間距SP設(shè)定為120nm。金屬納米突起15的材質(zhì)設(shè)定為銀。金屬納米突起15形成為圓柱形。圓形截面的直徑設(shè)定為80nm。金屬納米突起15的高度(從介電膜的表面開始)設(shè)定為20nm。本發(fā)明人基于生成的仿真模型計算電場強度。在計算時設(shè)定直線偏光的入射光。偏光面對準(zhǔn)仿真模型的X軸方向。入射光的波長設(shè)定為700nm。設(shè)定周邊折射率ns = I。入射光被設(shè)定為垂直入射。如圖4的(a)所示，觀察到在相鄰的金屬納米突起15彼此之間電場的X軸方向分量增強。同時，如圖4的(b)所示，觀察到在相鄰的金屬納米突起15彼此之間，電場的z軸方向分量集中在金屬納米突起15的上表面的邊緣以及底表面的邊緣。本發(fā)明人在改變?nèi)肷涔獾牟ㄩL的同時基于上述仿真模型算出了電場強度。在計算時本發(fā)明人準(zhǔn)備了比較例涉及的仿真模型(以下稱為“比較例”)。在比較例中省略長條片17。簡單地以短間距SP = 120nm的方式沿x軸方向排列金屬納米突起15。如圖5的(a)及圖5的(b)所示，觀察到在本實施方式涉及的仿真模型中，與比較例相比，電場強度最大增強到3倍左右。(3)樣品分析元件的制造方法接著簡單地說明樣品分析元件11的制造方法。如圖6所示，在基板12的表面形成金屬膜13。金屬膜13例如由金形成。在形成時，例如使用濺射法。金屬膜13在基板12的表面整面地形成即可。金屬膜13的膜厚例如可以設(shè)定為IOOnm左右?；?2例如能夠由SiO2形成。在金屬膜13的表面形成介電膜21。在形成時同樣能夠使用濺射法。介電膜21由例如SiO2形成。介電膜21在基板12的表面整面地形成即可。對介電膜21實施玻璃壓印。其結(jié)果是，介電膜21成型為介電膜14及長條片17。介電膜14的膜厚例如可以設(shè)定為40nm左右。長條片17的高度例如可以設(shè)定為40nm。接著，如圖7所示，在介電膜21的表面形成金屬制的原材料膜22。在形成時，同樣可以使用濺射法。原材料膜22由例如銀形成。原材料膜22在介電膜21的表面整面地形成即可。原材料膜22的膜厚例如可以設(shè)定為20nm左右。在原材料膜22的表面形成抗蝕膜23。在形成時可以旋轉(zhuǎn)涂敷抗蝕膜23?？刮g膜23的膜厚例如可以被設(shè)定為20nm左右?？刮g膜23被按照指定的圖案曝光顯影。對曝光例如可以使用激光干涉曝光。其結(jié)果是，如圖8所示，在由長條片17夾住的空間內(nèi)，在原材料膜22上形成模仿金屬納米突起15的抗蝕圖案24。在長條片17上除去抗蝕膜23。在這樣的除去時，抗蝕膜23的曝光條件適當(dāng)?shù)卦O(shè)定即可。其后，對原材料膜22實施例如蝕刻處理。利用抗蝕劑圖案24的作用，選擇性地除去原材料膜22。在抗蝕劑圖案24的輪廓的周圍消掉原材料膜22。其結(jié)果是，如圖9所示，在長條片17彼此之間，在介電膜14的表面形成金屬納米突起15。此時，長條片17的高度設(shè)定為比金屬納米突起15的高度大，所以從原材料膜22削出金屬納米突起15時，即使削掉長條片17，金屬納米突起群16彼此之間的空間也能夠可靠地用長條片17占據(jù)。因此，能夠可靠地確保金屬納米突起群16的長間距LP。能夠可靠地確保傳播表面等離子體共振的生成。
(4)檢測裝置圖10簡要示出本發(fā)明的一種實施方式涉及的檢測裝置31。該檢測裝置31利用表面增強拉曼散射(SERS)。檢測裝置31能夠基于表面增強拉曼散射檢測例如腺病毒、鼻病毒、HIV病毒、流感病毒之類的目標(biāo)物質(zhì)。在檢測裝置31中組裝有上述樣品分析元件11即傳感器芯片。在裝入時在檢測裝置31中劃分出輸送路徑32。輸送路徑32形成有送入口33及排出口 34。輸送路徑32被封閉在送入口 33及排出口 34之間。在輸送路徑32內(nèi)設(shè)置送風(fēng)風(fēng)扇35。送風(fēng)風(fēng)扇35從送入口 33向排出口 34產(chǎn)生氣流。樣品(=空氣塊)隨著氣流從送入口 33到排出口 34在輸送路徑32內(nèi)移動。在輸送路徑32內(nèi)設(shè)置有上述樣品分析元件11。在檢測裝置31中組裝有光源36。光源36例如可以使用射出激光的激光源。光源36例如以特定的波長發(fā)射光。在檢測裝置31中組裝有光檢測器37。光檢測器37例如可以使用受光元件。受光元件例如能夠檢測光的強度。受光元件例如能夠根據(jù)光的強度輸出檢測電流。因此，能夠根據(jù)從受光兀件輸出的電流的大小確定光的強度。在光源36和樣品分析元件11之間以及樣品分析元件11和光檢測器37之間構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)在光源36和樣品分析兀件11之間形成光路的同時,在樣品分析兀件11和光檢測器37之間形成光路。依靠光學(xué)系統(tǒng)的作用，光源36的光被導(dǎo)向樣品分析元件
11。樣品分析元件11的反射光依靠光學(xué)系統(tǒng)的作用被導(dǎo)向光檢測器37。光學(xué)系統(tǒng)具備準(zhǔn)直透鏡41、偏光控制兀件42、分色鏡43、物鏡44、聚光鏡45及標(biāo)準(zhǔn)具46。分色鏡43例如配置在樣品分析元件11和光檢測器37之間。物鏡44配置在分色鏡43和樣品分析元件11之間。在樣品分析元件11和物鏡44之間，光通過輸送路徑32的透射窗32a。透射窗32a例如用透射材料堵塞。透射材料容許來自光源36的光透射。在分色鏡43與光檢測器37之間配置聚光鏡45及標(biāo)準(zhǔn)具46。物鏡44及聚光鏡45的光軸對準(zhǔn)相同軸。光源36的光軸與物鏡44及聚光鏡45的光軸正交。分色鏡43的表面與這些光軸以45度的角度相交。在分色鏡43和光源36之間配置準(zhǔn)直透鏡41及偏光控制元件42。這樣，準(zhǔn)直透鏡41與光源36相對。準(zhǔn)直透鏡41的光軸與光源36的光軸對準(zhǔn)相同軸。從光源36發(fā)射的光由準(zhǔn)直透鏡41轉(zhuǎn)換成平行光。偏光控制兀件42將光轉(zhuǎn)換為直線偏光。直線偏光的光被分色鏡43反射。反射后的光通過物鏡44會聚，并照射至樣品分析元件11。此時，光能夠入射到與基板12的表面正交的垂直方向。能夠確保所謂的垂直入射。光的偏光面與樣品分析兀件11的X軸方向?qū)R。依靠照射后的光的作用,在金屬納米突起15引起局域表面等離子體共振。同時，由消逝波引起傳播表面等離子體共振。傳播表面等離子體與金屬納米突起15的局部表面等離子體(LSPR)結(jié)合。近場光在金屬納米突起15的表面被加強。形成所謂的熱點。此時，在熱點處，如果在金屬納米突起15附著目標(biāo)物質(zhì)，則從目標(biāo)物質(zhì)生成瑞利散射光及拉曼散射光。實現(xiàn)所謂的表面增強拉曼散射。其結(jié)果是，光按照與目標(biāo)物質(zhì)的種類對應(yīng)的譜向物鏡44射出。這樣，從樣品分析元件11發(fā)射的光由物鏡44轉(zhuǎn)換成平行光，并通過分色鏡43。其后，光被聚光鏡45會聚。會聚后的光入射至標(biāo)準(zhǔn)具46。標(biāo)準(zhǔn)具46對拉曼散射光進(jìn)行分光。這樣，光檢測器37對每個特定的波長檢測光的強度。其結(jié)果是，能夠根據(jù)光譜檢測目標(biāo)物質(zhì)。目標(biāo)物質(zhì)的光譜被預(yù)先測定并存儲于檢測裝置31即可。檢測出的光譜與預(yù)先測定的光譜比較。(5)樣品分析元件的變形例圖11簡要示出變形例涉及的樣品分析元件11a。在該樣品分析元件Ila中，除上述第I方向DR外，沿第2方向SD細(xì)分有金屬納米突起群16a。即，金屬納米突起群16a被沿第I方向DR按指定的長間距LP排列，同時沿第2方向SD按指定的長間距LP排列。圖中，與上述樣品分析元件11等同的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造標(biāo)記相同的參照符號，省略其其詳細(xì)的說明。在沿第I方向DR分開的金屬納米突起群16a彼此之間配置多個第I長條片17a。即，第I長條片17a在第I方向DR以長間距LP配置。第I長條片17a在第2方向SD平行地延伸。各個第I長條片17a能夠直線狀地延伸。各個第I長條片17a能夠從介電膜14的輪廓的一個邊緣到另一個邊緣不間斷地延伸。在沿第2方向SD分開的金屬納米突起群16a彼此之間配置多個第2長條片17b(僅圖示出I個)。S卩，第2長條片 17b在第2方向SD以長間距LP配置。第2長條片17b沿第I方向DR平行地延伸。各個第2長條片17b能夠直線狀地延伸。各個第2長條片17b能夠從介電膜14的輪廓的一個邊緣到另一個邊緣不間斷地延伸。這樣，第I長條片17a及第2長條片17b對每個金屬納米突起群16a形成不間斷地包圍金屬納米突起群16a的框。即，第I長條片17a及第2長條片17b在介電膜14的表面擴展成格子狀。在這樣的樣品分析元件Ila中，照射圓偏光的入射光時，根據(jù)X軸方向及y軸方向的長間距LP的設(shè)定，由消逝波引起傳播表面等離子體共振。傳播表面等離子體共振與金屬納米突起15的局域表面等離子體共振結(jié)合。確立所謂的混合模式。這樣，局域表面等離子體共振被傳播表面等離子體共振增強，近場光被金屬納米突起15的表面加強。形成所謂的熱點。而且，由于在各個金屬納米突起群16a內(nèi)，金屬納米突起15彼此的間隔設(shè)定為小于長間距LP的短間距SP，所以與將金屬納米突起15彼此的間隔設(shè)定為長間距LP的情況相t匕，金屬納米突起15的面密度變高。熱點的面密度提高。此外，在將這樣的樣品分析元件Ila組裝到檢測裝置31時，光源36發(fā)射圓偏光即可。另外，例如如圖12所示，在I個金屬納米突起群16、16a內(nèi)，也可隨機配置所謂島狀的金屬納米粒子15a。在這樣的情況下，也能夠維持長條片17、17a、17b的長間距LP。因此，也能夠維持金屬納米突起群16、16a的長間距LP。與上述內(nèi)容相同，能夠確立混合模式。能夠提高熱點的面密度。這樣的島狀的金屬納米粒子15a能夠在基于濺射的薄膜形成時基于金屬材料的凝聚而形成。此外，對如上所述的本實施方式進(jìn)行了詳細(xì)說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易理解的是，在實際上不脫離本發(fā)明的新事項與效果的情況下進(jìn)行多種變形。因此，這樣的變形例全部包含在本發(fā)明的范圍中。例如，在說明書或附圖中，至少一次與更廣義或同義的不同術(shù)語一起記載的術(shù)語，在說明書或附圖的任何地方，都能夠置換為該不同術(shù)語。另外，樣品分析元件及檢測裝置等的結(jié)構(gòu)及動作也不限定于在本實施方式中所說明的，可進(jìn)行各種變形。
權(quán)利要求
1.一種樣品分析元件，其特征在于，具備: 基板； 形成在所述基板的表面的金屬膜； 形成在所述金屬膜的表面的介電體表面； 多個金屬納米體群；以及 長條片，在相鄰的所述多個金屬納米體群之間形成在所述介電體表面上，其中， 所述多個金屬納米體群包含分散在所述介電體表面的金屬納米體， 所述金屬納米體小于入射光的波長， 所述多個金屬納米體群以與所述入射光共振的間距排列在一個方向或多個方向， 所述長條片由不具有與所述入射光共振振動的自由電子的材料形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樣品分析元件，其中， 所述長條片的聞度聞于所述金屬納米體的聞度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樣品分析元件，其中， 所述金屬納米體群在所述一個方向以與所述入射光共振的間距排列，并且在與所述一個方向交叉的方向以與所述入射光共振的間距排列，在相鄰的所述多個金屬納米體群之間在所述介電體表面上形成有 所述長條片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樣品分析元件，其中， 所述金屬納米體是島狀的金屬納米粒子。
5.一種檢測裝置，其特征在于，具備:包含基板、形成在所述基板的表面的金屬膜、形成在所述金屬膜的表面的介電體表面、排列在所述介電體表面上的多個金屬納米體群的樣品分析元件；朝向所述金屬納米體群發(fā)射光的光源；以及檢測對應(yīng)所述光的照射而從所述金屬納米體群放射的光的光檢測器，其中， 所述多個金屬納米體群具備:介電體表面；多個金屬納米體群；以及長條片，在相鄰的所述金屬納米體群之間形成在所述介電體表面上，其中， 所述多個金屬納米體群包含分散在所述介電體表面的金屬納米體，所述金屬納米體小于入射光的波長，并以比入射光的波長小的第I間距分散在介電體表面， 所述多個金屬納米體群以與所述入射光共振的間距排列在至少一個方向， 所述長條片由不具有與所述入射光共振振動的自由電子的材料形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其中， 所述長條片的聞度聞于所述金屬納米體的聞度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其中， 所述金屬納米體群在所述一個方向以與所述入射光共振的間距排列，并且在與所述一個方向交叉的方向以與所述入射光共振的間距排列，在相鄰的所述多個金屬納米體群之間在所述介電體表面上形成有所述長條片。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其中， 所述金屬納米體是島狀的金屬納米粒子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種樣品分析元件及檢測裝置。以與入射光共振的間距，在一個方向排列包含大小小于入射光的波長且分散在介電體表面的金屬納米體的多個金屬納米體群。在鄰接的金屬納米體群彼此之間，長條片在介電體表面上延伸。長條片由不具有與入射光共振振動的自由電子的材料形成。依靠入射光的作用，在金屬納米體中引起局域表面等離子體共振。依靠間距的作用引起傳播表面等離子體共振。傳播表面等離子體共振與局域表面等離子體共振結(jié)合。確立所謂的混合模式。長條片對確保間距起作用。
文檔編號G01N21/55GK103217402SQ20131001878
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者尼子淳, 杉本守, 小池秀明 申請人:精工愛普生株式會社