[发明专利]使用旋转镜的表面等离子共振传感器

说明书

技术领域

本发明涉及在样本分析及其应用中使用的传感器，尤其是涉及利用表面等 离子共振(SPR)实现传感器的入射光源的装置。

背景技术

表面等离子体激元(surface plasmon)是沿着诸如金属薄膜等导体的表面 传播的自由电子的量子化振动。表面等离子体激元被入射光激发引起共振，该 入射光经由诸如棱镜等介电介质在不小于介电介质的临界角的入射角进入金 属薄膜。该现象称为SPR。引起SPR的入射光的入射角，即共振角，对最接 近金属薄膜的材料的折射率的改变很敏感。基于上述原理研发的SPR传感器， 通过改变材料(即位于最接近金属薄膜的样本)的折射率，已广泛用于样本的 定量或定性分析或薄膜形式的样本厚度的测量。

如图1所示在采用使用棱镜的Kretschmann结构来测量SPR传感器角度 的情况下，角度的测量是采用这样一种方式，即使得单个波长的入射光源聚焦 在介电介质100中央并且入射到其上的角度在预定的角度范围(θ_b～θ_a)，之后利 用电荷耦合器件(CCD)或光电二极管阵列等多通道光电探测器400检测从金 属薄膜300反射的光，其中反射光以与入射光相同的角度范围被射出。如此， 当SPR的共振角度(θ_R)出现在上述角度范围内时，在反射光强度最小处并且并 以深色显示其对应区域的共振角度以实时方式检测到(美国专利号 4,844,613)。使用上述方法的SPR传感器系统实际上可以从Biacore购得。在这 种传感器系统中，主要使用激光作为光源但会引起干涉问题，从而使反射光的 图像质量恶化。因此，在精确测量共振角度的传感器系统中，诸如电子测量单 元等硬件需要很高的稳定性和精确度，因此激光不适用于小型SPR传感器系 统。

为了克服这些问题，可使用没有干涉的发光二极管(LED)。但是，因为 LED光源不完全是单色的，并且波长范围约20～50nm导致SPR的角度谱变宽， 从而传感器的灵敏度降低，不得已需要额外使用单色滤波器，因此这种LED 不好用。

另外，已知使用振镜(oscillation mirror)与诸如光电二极管和激光之类的 点检测器(point detector)一起使用的方法。该方法基于振镜取决于时间改变 入射角的原理，从而反射光强度的测量取决于时间，并且光电二极管与振镜同 步，从而得到反射光强度与入射角相关的函数(Thi js Wink.，Anal.Chem.70， 827：832，1998)。但是，因为为了测量反射光的强度，该振镜必须与光电二极 管精确地同步，该方法不适用于小型传感器。

韩国专利号407821公开了一种利用激活离子上转换(upconversion)的等 离子共振传感器，但是问题在于其使用的入射光容易发生干涉现象并且光强度 不均匀。同样，美国专利号6,798,521公开了利用平面镜的SPR传感器，但是 从平面镜反射的入射光具有不均匀的分布，而导致不希望出现的样本测量结果 精确度降低的技术缺陷。

发明内容

[技术问题]至于本发明，针对解决本发明人提出的现有技术出现的问题， 进行了精心和广泛的研究，结果发现，当在SPR传感器中设置旋转镜，并且通 常使用的激光从以预定速度旋转的旋转镜反射时，这样反射的激光引起的干扰 最小并且具有最均匀的二维光强度分布。

因此，本发明提供一种具有旋转镜的SPR传感器。

[技术方案]

根据本发明，一种具有旋转镜的SPR传感器，可包括(a)用于振荡作为 入射光的激光的入射光源单元；(b)使所述入射光偏振的偏振器；(c)用于 反射所述偏振入射光以散发成盘状光的圆柱状或平面状的旋转镜；(d)允许 所述盘状光部分地穿过、且位于所述旋转镜的中心轴线的附近的遮光膜；(e) 用于将穿过所述遮光膜的所述光聚焦在其上的圆柱状透镜；(f)金属薄膜， 其用于接收聚焦在所述圆柱状透镜上的所述光以产生表面等离子共振；(g) 设置在所述金属薄膜之下的介电介质；以及(h)探测所述从所述金属薄膜反 射的光的探测器。

[有益效果]