[发明专利]双通道自适应型表面等离子共振折射率光学元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种双通道自适应型表面等离子共振折射率光学元件。

技术背景

表面等离子共振(SPR)是一种发生在金属膜层与电介质界面上的物理光学现象，由此发展起来的表面等离子共振(SPR)探测技术广泛应用于生物化学、免疫技术和制药等方面。SPR传感系统的核心部分就是折射率光学元件。

表面等离子共振按激励方式可分为：棱镜激励式、光纤激励式和光栅激励式等。按光信号探测方式可分为：共振角探测方式、共振波长探测方式和共振相位探测方式。棱镜式SPR生化分析仪的研究相对较成熟，常常与角度扫描的探测方式相结合，其特点是装置相对简单、容易实现、性能稳定、精度高及测量范围大。

在旋转棱镜角度扫描方式下，目前通常采用的光路是固定入射光的方向不变，通过同时旋转棱镜和样品，使光线在棱镜和样品两者界面上的入射角度改变Δθ，此时，从界面上反射、经棱镜射出光线的方向与入射光方向的夹角为2Δθ，这给出射光的跟踪和探测装置带来了很大的困难，增加了测量装置的复杂性。近年来有人提出一些方案试图解决这一问题，如：自适应型表面等离子共振光学元件，然而，此装置探测折射率范围有限，只适用于气体样品。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种结构简单、检测范围大，测量精度高的双通道自适应型表面等离子共振折射率光学元件。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：双通道自适应型表面等离子共振折射率光学元件，其特征在于它由同种材料的小直角等腰三棱镜和大直角等腰三棱镜构成，小直角等腰三棱镜的一直角面与大直角等腰三棱镜的一直角面通过折射率油进行粘接，小直角等腰三棱镜的直角顶点与大直角等腰三棱镜的锐角顶点相接，小直角等腰三棱镜的斜边与大直角等腰三棱镜的斜边相平行；所述的小直角等腰三棱镜和大直角等腰三棱镜的斜边上分别镀有30～50nm的金膜；所述的大直角等腰三棱镜的直角边的长度大于或等于小直角等腰三棱镜的直角边长度的2倍。

该元件对样品折射率的变化非常敏感，而且入射光与出射光的方向保持一致或者变化很小，与传统的旋转棱镜角度扫描方式相比，结构更简单，探测更方便；可实现双通道探测，对比分析，增大检测范围，提高测量精度。本发明适用于各种气、液样品的检测。

本发明利用双棱镜自适应光路，可以使入射光的方向和经棱镜与样品界面反射后的出射光方向基本保持不变，便于光信号的探测。由于具有两个等离子共振表面，可进行双通道探测；特殊的结构设计，将扩大检测范围，提高测量精度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-小直角等腰三棱镜，2-大直等腰角三棱镜，3-入射光线，9-出射光线，4-光线射入平面，8-光线射出平面，5-第一通道镀金膜传感面，7-第二通道镀金膜传感面，6-耦合面。

具体实施方式

如图1所示，双通道自适应型表面等离子共振折射率光学元件，它由两个同种材料的大、小直角等腰三棱镜构成，大直角等腰三棱镜(BGJIFH)直角边的长度大于或等于小直角三棱镜(ABCDEF)直角边长度的2倍，将小直角等腰三棱镜1的一直角面用折射率油与一个同种材料的大直角等腰三棱镜2的一个直角面粘接，粘接时小直角等腰三棱镜1的粘接面的直角顶点与大直角等腰三棱镜2的粘接面的锐角项点相接形成耦合面6(BCDF面)，小直角等腰三棱镜1的斜边面(ACDE面)与大直角等腰三棱镜2的斜边面(BJIF面)相平行，ACDE面BJIF面上分别镀有30～50nm的金膜形成第一通道镀金膜传感面5和第二通道镀金膜传感面7，将两种样品分别放在第一通道镀金膜传感面5和第二通道镀金膜传感面7上。入射光线3从小直角等腰三棱镜的光线射入平面(ABFE面)4入射，经第一通道镀金膜传感面5反射，穿过小直角等腰三棱镜和耦合面6，射入大直角等腰三棱镜2中，经过第二通道镀金膜传感面7反射，最后，出射光线9由大直角等腰三棱镜的射出平面8射出，供光电传感器进行探测。

大直角三棱镜的作用是：(1)使出射光线9与入射光线3平行的方向射出，便于探测。(2)使射入两个通道镀金膜传感面5和7的入射角相同，通过这两个传感面获得信号的比较，可以有效的消除温漂和系统震动等因素带来的影响，实现了双通道探测，提高测量精度。(3)大直角等腰三棱镜的直角边的长度大于或等于小直角等腰三棱镜的直角边长度的2倍可以扩大样品的折射率的探测范围，使得气体或液体都在仪器的探测的范围内。