可以看出，加入光譜響應(yīng)曲線因素后的入射角Φ3時能夠獲得比圖3未加入光譜響應(yīng)曲線因素時更大的靈敏度。
[0062]在入射角Φ4時，預(yù)設(shè)折射率范圍內(nèi)折射率邊界值nl和n2分別對應(yīng)SPR曲線4和4’，其中，折射率測量范圍中折射率最小值nl對應(yīng)SPR曲線4，最大值n2對應(yīng)SPR曲線4’，折射率邊界值nl和n2所對應(yīng)的兩個SPR共振波長均可以檢測出，且均位于第一光譜響應(yīng)曲線的波長范圍內(nèi)(600-850nm)，則可以看出，加入光譜響應(yīng)曲線因素后的入射角Φ4時能夠獲得比圖3未加入光譜響應(yīng)曲線因素時更大的靈敏度。
[0063]在入射角Φ5時，預(yù)設(shè)折射率范圍內(nèi)折射率邊界值nl和n2分別對應(yīng)SPR曲線5和5’，其中，折射率測量范圍中折射率最小值nl對應(yīng)SPR曲線5，最大值n2對應(yīng)SPR曲線5’，折射率邊界值nl和n2所對應(yīng)的兩個SPR共振波長均可以檢測出，且均位于第一光譜響應(yīng)曲線的波長范圍內(nèi)(600-850nm)，則可以看出，加入光譜響應(yīng)曲線因素后的入射角Φ5時能夠獲得比圖3未加入光譜響應(yīng)曲線因素時更大的靈敏度。
[0064]若再調(diào)整入射角，使得SPR波長向更長波長移動時，已經(jīng)不能由SPR曲線檢測得到凹陷(或者溢出第一光譜響應(yīng)曲線600-850nm的波長范圍導(dǎo)致噪聲過大而數(shù)據(jù)不可信)，由此不能檢測到共振波長，則入射角Φ5時所獲得的即為最大的靈敏度。
[0065]本實施例中的判斷單元是這樣一種測量裝置，其用于測量這些SPR信號，并且使得當(dāng)所測量的噪聲小于標(biāo)準(zhǔn)噪聲值時，根據(jù)SPR曲線斜率來檢測得到SPR共振波長值；并且，該測量裝置還檢測所得到的共振波長是否在預(yù)設(shè)的波長范圍內(nèi)。至于該判斷單元的具體結(jié)構(gòu)，基于本申請中對其原理和功能的詳細介紹，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本申請的原理將其實現(xiàn)而無需再付出創(chuàng)造性的勞動而。
[0066]需要說明的是，上述五個入射角(第一入射角Φ1、第二入射角Φ2、第三入射角Φ3、第四入射角Φ4、第五入射角Φ5，其中Φ1>Φ2>Φ3>Φ4>Φ5)并非是窮舉按照預(yù)設(shè)波長一步一步調(diào)整的所有過程，而僅僅是從調(diào)整過程中選取的例子來說明調(diào)整SPR共振波長的過程、判斷的步驟和對靈敏度結(jié)果的影響，并不對本發(fā)明構(gòu)成限制。
[0067]步驟(3)，在步驟(2)調(diào)整結(jié)束后，以當(dāng)前入射角作為SPR傳感器的最終入射角。
[0068]優(yōu)選的，直接采集當(dāng)前數(shù)據(jù)，通過光譜解析裝置測量到的原始光譜數(shù)據(jù)來檢測當(dāng)前SPR共振波長值，作為傳感器輸出數(shù)據(jù)，則當(dāng)前的SPR傳感器具有比調(diào)整前更大的靈敏度。
[0069]圖5是傳統(tǒng)方法和本發(fā)明實施例中方法的靈敏度結(jié)果比較，其中傳統(tǒng)方法是采用圖3的理論模擬SPR系統(tǒng)的靈敏度(按照傳統(tǒng)的光譜測量方法，去除光譜響應(yīng)曲線的影響或作用，所得到如圖3的SPR曲線，進行折射率測量的靈敏度)，和圖4的實際SPR系統(tǒng)的靈敏度(有光譜響應(yīng)曲線的影響或作用)。我們可以看到，在共振波長的不同位置，合適的光譜響應(yīng)曲線都可以使系統(tǒng)的靈敏度增大，而且共振波長越長，增加的靈敏度越大。因此我們調(diào)整SPR傳感器的入射角，使在所需的折射率測量范圍內(nèi)，SPR共振波長都在光譜響應(yīng)曲線的波長盡量長的一端。這里需要注意的是，隨著共振波長向長波長移動，SPR共振曲線的右半部會降得越來越低。這樣SPR共振波長如果太長，則可能導(dǎo)致SPR共振曲線的右半邊太低而影響共振波長的正常判斷。因此我們需要尋求在SPR光譜曲線能正常判斷出共振波長的前提下，在所需的折射率測量范圍內(nèi)，SPR共振波長都在光譜響應(yīng)曲線的波長盡量長的一端。
[0070]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種提高SPR傳感器靈敏度的方法，包含步驟: 步驟(I)，提供光源與探測器，獲取所述光源與探測器的第一光譜響應(yīng)曲線，其中，在該第一光譜響應(yīng)曲線的波長范圍內(nèi)，光譜響應(yīng)特性隨波長增加而單調(diào)下降； 步驟(2)，調(diào)整SPR傳感器的入射角，使在預(yù)設(shè)的折射率測量范圍內(nèi)，折射率最大值所對應(yīng)的SPR共振波長達到第一光譜響應(yīng)曲線的允許最大波長值； 步驟(3)，在步驟(2)調(diào)整結(jié)束后，直接選取當(dāng)前選定的入射角作為SPR傳感器的最終入射角。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 在預(yù)設(shè)的折射率測量范圍內(nèi)，預(yù)設(shè)折射率最小值所對應(yīng)的SPR共振波長處于第一光譜響應(yīng)曲線的波長范圍內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(2)可包含如下子步驟: 步驟(2-A)、調(diào)整SPR傳感器的入射角，使預(yù)設(shè)范圍內(nèi)折射率最大值所對應(yīng)的SPR共振波長、預(yù)設(shè)范圍內(nèi)折折射率最小值所對應(yīng)的SPR共振波長移動到第一光譜響應(yīng)曲線上的波長范圍內(nèi)； 步驟(2-B)、調(diào)整SPR傳感器的入射角，使預(yù)設(shè)范圍內(nèi)折射率最大值所對應(yīng)的SPR共振波長向長波長方向移動預(yù)設(shè)步長； 步驟(2-C)、由判斷單元來判斷預(yù)設(shè)折射率范圍內(nèi)折射率最大值所對應(yīng)的SPR光譜曲線是否能正常檢測出共振波長；若判斷單元判斷能正常檢測出共振波長，則返回步驟(2-B)，若判斷單元判斷不能正常檢測出共振波長，則進入步驟(2-D); 步驟(2-D)、調(diào)整SPR傳感器的入射角，使預(yù)設(shè)范圍內(nèi)折射率最大值所對應(yīng)的SPR共振波長向短波長方向移動預(yù)設(shè)步長。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 在步驟(2-B)中，預(yù)設(shè)范圍內(nèi)折射率最小值所對應(yīng)的SPR共振波長同時向長波長方向移動； 在步驟(2-D)中，預(yù)設(shè)范圍內(nèi)折射率最小值所對應(yīng)的SPR共振波長同時向短波長方向移動。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 獲取所述光源與探測器的整體光譜響應(yīng)曲線，并在整體光譜響應(yīng)曲線中選取第一光譜響應(yīng)曲線； 其中，整體光譜響應(yīng)曲線分為第一光譜響應(yīng)曲線和第二光譜響應(yīng)曲線，其中第一光譜響應(yīng)曲線為整體光譜響應(yīng)曲線中光譜響應(yīng)特性隨波長增加而單調(diào)下降的部分，第二光譜響應(yīng)曲線為整體光譜響應(yīng)曲線中光譜響應(yīng)特性隨波長增加而并非單調(diào)下降的部分。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述SPR傳感器為光譜型SPR傳感器。 優(yōu)選的，通過更換樣品來改變樣品的折射率。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 在步驟(I)中，所述光源例如為鹵鎢燈、氙燈、LED。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述探測器例如為硅基(XD、CMOS、光電二極管陣列。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于， 優(yōu)選的，預(yù)設(shè)步長為lnm、2nm、3nm、5nm、1nm或者20nm。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括在步驟(3)調(diào)整結(jié)束后采集當(dāng)前數(shù)據(jù)，通過光譜解析裝置測量到的原始光譜數(shù)據(jù)來檢測當(dāng)前SPR共振波長值，作為傳感器輸出數(shù)據(jù)，則當(dāng)前的SPR傳感器具有比調(diào)整前更大的靈敏度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于光譜響應(yīng)曲線來提高表面等離子體共振傳感器的靈敏度的方法。所述方法包含步驟：獲得在所選波長范圍內(nèi)單調(diào)下降的第一光譜響應(yīng)曲線；調(diào)整SPR傳感器的入射角，使在預(yù)設(shè)折射率測量范圍內(nèi)，SPR共振波長都在光譜響應(yīng)曲線的波長范圍內(nèi)且在盡量長波的一端；直接通過系統(tǒng)的原始光譜數(shù)據(jù)判斷SPR共振波長位置，作為傳感器輸出數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)光譜型SPR傳感器靈敏度的增大。
【IPC分類】G01N21/552, G01N21/41
【公開號】CN105203504
【申請?zhí)枴緾N201510603563
【發(fā)明人】劉樂, 陳振翎, 何永紅, 郭繼華
【申請人】清華大學(xué)深圳研究生院
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月21日