[发明专利]棱镜式角度匹配表面等离子体谐振检测仪

说明书

技术领域：

本发明涉及光电检测技术领域，具体涉及一种棱镜式角度匹配表面等离子体谐振检测仪。

背景技术：

基于表面等离子体谐振效应的检测技术，其最主要的应用是检测介质的介电常数。介电常数是介质最基本、最重要的物理参数之一。物质的组份、物质间的相互反应等往往都可以通过相关联介质介电常数的变化反映出来。自上世纪80年代以来，基于表面等离子体谐振效应的检测技术发展十分迅猛，目前该项技术已被广泛应用于物理、生物、化学、环保、医学等领域中。按光波与等离子体波的耦合方式，表面等离子体检测仪可分为棱镜型、光纤及波导型和光栅型三种类型。近年来，人们在表面等离子体检测仪结构的优化设计以及专用仪器的开发方面做了大量工作。目前，这方面的研究工作仍是热点课题。本发明涉及到棱镜式角度匹配表面等离子体谐振检测仪结构的进一步优化。棱镜式角度匹配表面等离子谐振检测仪大体上可分为两种类型：一种是光源与棱镜均固定不动，采用大数值孔径的显微物镜将扩束后的入射光进行聚焦或采用大发散角的点光源，以获得大角度范围的入射光，以满足角度共振匹配的需求；另一种方式是采用窄光束的平行光入射，用精密的步进电机及相关的机械传动装置来驱使光源或棱镜转动，从而改变入射光角度，实现角度共振匹配。

一般角度调制表面等离子体共振传感系统多采用步进电机驱动转台调节系统，逐点进行机械扫描，对转动精度要求较高。当电机带动转台转动时，入射角发生改变，同时反射角也将相应改变，这样探测器的位置也要随之调整以便接收光信号，显然，这样的系统稳定性很差，对探测器的调节会给测量带来不便和误差。目前已报道有设计内外两级转动体系来驱动内外盘的转动的结构。外盘转速(角速度)是内盘转速的两倍，转向相同。棱镜固定在内盘，光电探测器安放在外盘，系统转动时可保证反射光线准确地入射到光电探测器上。

发明内容：

本发明的目的是提供一种棱镜式角度匹配表面等离子体谐振检测仪，尽可能减少检测仪的机械传动装置，进而提高检测仪的工作稳定性，并且有效地降低造价成本。

上述的目的通过以下技术方案实现：

棱镜式角度匹配表面等离子体谐振检测仪，其组成包括：光学系统、转动平台、控制系统和信号处理系统。所述的光学系统包括：光源、偏振器、半柱形棱镜、椭面反射镜及光电探测器，所述的转动平台包括步进电机以及由步进电机驱动的光学平台。

所述的棱镜式角度匹配表面等离子体谐振检测仪，所述的半柱形棱镜固定在所述的光学平台上，其在光学平台上的轮廓为一半圆，圆心与所述转动平台的轴同心，所述的半柱形棱镜对应的圆心和所述的光电探测器分别置于所述的椭面反射镜的两个焦点上。

所述的棱镜式角度匹配表面等离子体谐振检测仪，所述的椭面反射镜的镜面与光学平台垂直。

发明优点：

在本发明提出的角度匹配表面等离子体谐振检测仪中，用一块固定的椭面反射镜取代了光电探测器的角度机械跟随传动机构。机械传动装置的减少提高了检测仪工作的稳定性，同时还有效地降低了造价成本。

当转动平台带动半柱形棱镜转动时，则实现了入射角的扫描。入射光线始终与半柱形棱镜的半径相重合。上述光学系统中的椭面反射镜，其镜面与光学平台垂直，在光学平台上的投影为一个一维椭圆形的一部分。在上述入射光线形成的入射面内，半柱形棱镜所形成的圆心和所述光学系统中的光电探测器分别置于椭面反光镜的两个焦点上。在实现角度扫描过程中，对于任何角度的入射光，经过半柱形棱镜和椭面反射镜依次反射后，光线都会反射到光电探测器上。综上，所述的椭面反射镜取代了一般情况下该类检测仪中的光电探测器的角度机械跟随传动装置。

附图说明：

附图1是本发明的示意图。

具体实施方式：

实施例1：

棱镜式角度匹配表面等离子体谐振检测仪，其组成包括：光学系统、转动平台、控制系统9和信号处理系统10。所述的光学系统包括：光源2、偏振器3、半柱形棱镜4、椭面反射镜6及光电探测器7，所述的转动平台包括步进电机8以及由步进电机驱动的光学平台1。

所述的棱镜式角度匹配表面等离子体谐振检测仪，所述的半柱形棱镜固定在所述的光学平台上，其在光学平台上的轮廓为一半圆，圆心与所述转动平台的轴同心。