[发明专利]传感器、传感系统和传感方法

权利要求书

1.一种光学共振器形式的传感器，其接受入射到样品中的测量光束， 并且输出根据所述样品具有不同物理性质的发射光束，所述物理性质是强 度、强度变化率、反射峰波长和反射峰波长位移中的至少一个，所述传感 器包括从光入射侧按以下顺序安置的：

表现出半透/半反性的第一反射体，其中与所述样品接触放置的所述第 一反射体具有凸部和凹部的结构，所述凸部和所述凹部的平均尺寸以及所 述凸部和所述凹部的平均间距小于所述测量光束的波长；

透明体；和

表现出反射性和半透/半反性之一的第二反射体，

所述透明体的平均复折射率n₂-ik₂和厚度d与共振波长λr一起在几个 nm的数量级上充分满足以下等式，并且只要所述透明体的平均复折射率 n₂-ik₂相同，则可以只通过改变所述透明体的厚度d来改变共振波长λr， 使得由所述光学共振器中的共振引起的所述测量光束的吸收峰与在所述 光学共振器的表面和/或内部产生的局部等离子体激元共振引起的所述测 量光束的吸收峰一致：

d＝(m+1)λr/2(n₂-ik₂)

其中d表示所述透明体的厚度，λr表示共振波长，n₂-ik₂表示平均复 折射率并且m表示整数。

2.如权利要求1所述的传感器，其中与所述样品接触放置的所述第二 反射体具有凸部和凹部的结构，所述凸部和所述凹部的平均尺寸以及所述 凸部和所述凹部的平均间距小于所述测量光束的波长。

3.如权利要求2所述的传感器，其中与所述样品接触放置的所述第一 反射体和/或所述第二反射体是在所述透明体的表面上以图案方式形成的 金属层。

4.如权利要求2所述的传感器，其中与所述样品接触放置的所述第一 反射体和/或所述第二反射体是由固着到所述透明体的表面上的多个金属 粒子形成的金属层。

5.如权利要求2所述的传感器，其中所述透明体是具有多个细孔的透 明细孔体，所述多个细孔开口于面对所述第一反射体的表面中且其直径小 于所述测量光束的波长；并且

所述第一反射体是沿着所述透明体的所述表面的形状具有多个细孔 的金属层。

6.如权利要求5所述的传感器，其中所述透明细孔体是通过将金属体 的一部分阳极氧化而获得的金属氧化物体；

所述第二反射体是阳极氧化的金属体的非阳极氧化部分；并且

所述第一反射体是以膜的形式形成在所述透明体上的金属层。

7.如权利要求5和权利要求6中任何一项所述的传感器，其中所述透 明细孔体的所述多个细孔的一部分填充有金属。

8.如权利要求5和权利要求6中任何一项所述的传感器，其中所述透 明细孔体的所述多个细孔的底部填充有金属。

9.一种传感设备，其包含：

如权利要求1至6中任何一项所述的传感器；

光投射装置，所述的光投射装置用于将所述测量光束投射到所述传感 器上；和

检测器，所述的检测器检测由所述传感器输出的所述发射光束的物理 性质。

10.如权利要求9所述的传感设备，其中所述检测器检测由所述传感 器输出的所述发射光束的强度、强度变化率、反射峰波长和反射峰波长位 移中的至少一个。

11.如权利要求9所述的传感设备，其中至少从所述传感器的所述第 一反射体输出所述发射光束；并且所述检测器只接收并且检测从所述第一 反射体输出的所述发射光束的非直接反射成分的物理性质。

12.如权利要求9所述的传感设备，其中所述光投射装置被定位成将 所述测量光束从不与所述传感器的光入射表面垂直的方向上投射到所述 光入射表面上。

13.一种传感方法，所述方法包括以下步骤：

在将与特定物质特异性结合的结合物质固定到如权利要求1至6中任 何一项所述的传感器的接触侧后，使样品与所述传感器接触；

将所述测量光束发射到所述传感器上；和

检测由所述传感器输出的所述发射光束的物理性质，以分析在所述样 品中是否存在所述特定物质和/或所述特定物质的量。