[发明专利]一种高灵敏度表面等离子共振的测量方法及其测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及传感器及传感技术领域。本发明具体涉及表面等离子共振测量方法，以及实现该方法的测量系统。

背景技术

表面等离子(Surface Plasmon，简称为SP)是沿着金属和电介质间界面传播的由金属表面电荷的集体振荡形成的振动模式；表面等离子波存在于两种介电常数符号相反(一般为金属与介质)的材料交界面上。这种模式的场强在界面处达到最大，并且在界面两侧都沿着垂直于界面的方向呈指数式衰减，从而模场被限制在界面附近。表面等离子波色散关系可表达为：

ksp=2πλ(ϵ1ϵ2ϵ1+ϵ2)1/2=ωc(ϵ1ϵ2ϵ1+ϵ2)1/2---(1)]]>

k_sp为金属表面等离子波的传播系数，λ，ω，c分别为波长，角频率和光速。ε₁和ε₂分别为金属层、介质层的介电系数。

表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance，简称为SPR)是一种物理光学现象，可以利用光在棱镜界面处发生全内反射时的倏逝波等方式与金属表面等离子共振模式的耦合，将能量从光波耦合到等离子波，引发金属表面的自由电子产生表面等离子振荡。当电场分量平行于入射平面的线偏振平面光波以特定角度入射在介质/金属界面上时，表面等离子的波矢与倏逝波的波矢匹配，入射光能量耦合到表面等离子波，达到表面等离子共振，从而导致反射光能量显著减少。SPR的相位匹配关系可表达为：

k_x＝ksinθ＝k_sp           (2)

由方程(1)和(2)可以看出，对于同种待测介质，SPR的产生条件是由入射光波长和入射角度表征的函数。

表面等离子共振的一种常用测量方法是强度扫描方法。该扫描方法是在入射角度固定、入射波长固定的情况下，通过测量经过SPR传感器的光功率透过率的变化，来检测被测样品特性的变化。由于受到检测器散粒噪声以及系统热噪声等噪声源的影响，对于被测样品特性发生微小变化产生的SPR透过率的微小变化容易被噪声所淹没，从而限制其检测分辨率。其中，热噪声的影响占主要地位。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种高灵敏度表面等离子共振的测量方法；

本发明的另一任务是提供一种使用上述测量方法的测量系统。

一方面，本发明提供了一种高灵敏度表面等离子共振的测量方法，包括以下步骤：

(1)将SPR器件调整并固定在被测样品对应的SPR入射角度附近；