[发明专利]荧光检测设备

说明书

技术领域

本发明涉及光谱学领域，特别涉及到荧光成像技术。

背景技术

许多研究和应用，尤其在生物学里都利用荧光信号。荧光信号的微弱性是一个主要的绊脚石。在大多数的应用和研究中，荧光标记或者说是荧光团的数量经常是有限的。例如对于生物芯片的情况，或者当监控细胞中少量的分子时，提高灵敏度是非常重要的。增强的荧光信号也用于寻找有低荧光量子效率的分子。

现今，一些特定的观察方法，特别是运用全反射的倏逝波的照明技术，已经基本使需求得到了满足。此外，荧光信号的微弱性使之有必要使用附加的放大技术，通常价格不菲，需要大量的时间并引入必须进行控制的放大偏置。一个典型的案例就是DNA芯片，对于DNA芯片聚合酶链反应(PCR)中放大步骤经常是必要的。许多类型的载体的发展都是为了增强荧光信号并使放大步骤的需求最小化。

一些如美国专利US-5.866.433所述的载体采用在一个透明的惰性分离层下引入纳米金属粉的方法来增强荧光。

还存在一些具有透明间隔层的反射镜型载体。美国专利US-4.649.280中提出的载体就是由透明间隔层覆盖的完美反射镜。美国专利US-5.006.716中提出了具有周期性波动起伏传导层的反射镜，以便引导荧光至优先方向，因而需要沿一个明确定义的方向激发和检测。因此，在使用此类载体时需要特定的激发和观测配置。

然而，所有这些使荧光信号在一定程度上增强的载体都有一些缺点，特别体现于检测装置的特定属性或者特殊的使用配置上。因此，使用这些载体仍然复杂和/或昂贵。

因此，本发明的目标在于提供一种简化的荧光检测设备。此设备起码可以克服至少一种上文提到的弊端。

发明内容

本发明由下文在权利要求书中定义的荧光检测设备组成。

更准确的说，提供了一种荧光检测设备，其包括承载样品的载体装置、使样品发射荧光的样品激发装置和用来检测所述荧光的检测装置，其特征在于所述的载体装置包含具有粗糙表面的可以使所述荧光偏向多个方向的层，所述的检测装置覆盖观测锥体，以便从多个方向收集被偏转的荧光。

因此，这样的设备可以使源于样品中被激发的荧光团的荧光信号增强，所述的荧光信号在宽的传输管道(1obe)里而非一个特定的方向上发射。因此宽孔径中的检测使收集大部分的荧光信号成为可能。收集到的荧光信号可以在不需要任何前端放大和/或使用特殊的检测系统或特殊的配置情况下被增强。

载体装置的粗糙表面层的粗糙度由至少三个参数定义，第一个参数代表粗糙度的标准差；第二个参数代表粗糙度的平均空间周期；第三个参数代表粗糙度空间周期的范围。第二个和第三个参数由粗糙界面形貌图的功率谱辐射状剖面导出。其中，第一个参数为非零且小于100纳米(nm)，第二个参数为非零且小于1000纳米，第三个参数为非零且小于1500纳米。

按照本发明，优选但非限制的荧光检测设备的样式如下：

-观测锥体具有至少10度的顶角；

-含有粗糙表面的层是连续的或者准连续的；

-含有粗糙表面的层是传导层；

-传导层是由银、金、铜、铝或铂制成的金属层；

-传导层是半导体；

-传导层的厚度大于20纳米；

-载体装置包涵对在荧光过程中激发和辐射波长透明的间隔层；

-间隔层是高分子层或者陶瓷层；

-间隔层的厚度大于20纳米；

-间隔层大约60纳米厚，传导层大约60纳米厚，传导层表面的粗糙度由大约为20纳米的第一参数、大约350纳米的第二参数以及大约600纳米的第三参数定义；

一间隔层根据厚度的梯度安排，并且从载体装置的第一末端到载体装置的第二末端增加；

-激发装置覆盖于发光锥体。

根据本发明，荧光检测设备用来监控样品中的荧光团。它尤其可以用来进行荧光团间的能量交换研究。

本发明中荧光检测设备的另外一个优选但非限制的用途为测量透明样品的厚度。

本发明中，还为荧光监测器提供了样品载体装置，其特征是包含具有粗糙表面的能使所述荧光偏向多个方向的层。

最后，本发明涉及的荧光检测方法包括一些连续的步骤：激发由载体装置承载的样品使所述样品发射荧光以及检测所述样品发射的所述荧光。此荧光检测方法的特征是，所述的载体装置包含有粗糙表面的能使荧光偏向多个方向的层，荧光检测步骤包括在一个锥体内进行观测，以便从多个方向收集被偏转的荧光。

附图说明