[发明专利]一种高灵敏度表面等离子体共振传感器

权利要求书

1.一种高灵敏度表面等离子体共振传感器，依次由透明电介质基底、低折射率介质薄层和高折射率介质薄层交替组成的多层介质层以及金属薄膜层组成，传感器的透明电介质基底的一侧与耦合棱镜相临，金属薄膜层的一侧与被测样品相临；多层介质层中的低折射率介质薄层和高折射率介质薄层的总层数需满足条件2n+1(n为正整数)，其中低折射率介质薄层的层数为n+1，高折射率介质薄层的层数为n，分别与透明电介质基底和金属薄膜层相临的都是多层介质层中的低折射率介质薄层；多层介质层中的各薄层厚度均不相等，同时各薄层厚度需满足：ndsin(θ_tr)≤λ，其中，n是该薄层的折射率，d是该薄层厚度，λ是入射到传感器的光的波长，θ_tr是传感器测量被测样品并发生全反射时透明电介质基底与多层介质层交界面上的入射光的入射角；该多层介质层的反射率满足以下条件：将传感器的金属薄膜层及被测样品替换为厚度无限且折射率与高折射率介质薄层材料的折射率相同的材料时的多层介质层的反射率，从(θ_tr+m)度至(θ_tr+2m)度范围内必须大于等于0.8，m＝(10/n)度。

2.根据权利要求1所述的高灵敏度表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述结构中透明电介质基底的材料折射率必须小于等于耦合棱镜的材料折射率，所述透明电介质基底的材料为玻璃、有机聚合物材料中的一种。

3.根据权利要求1所述的高灵敏度表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述结构中金属薄膜层的材料为能够产生表面等离子体共振效应的金属，包括金、银、铝、铜、钛、镍、铬中的任何一种、或是各自的合金、或是不同金属层复合的材料。

4.根据权利要求1所述的高灵敏度表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述结构中金属薄膜层的厚度介于15nm-100nm之间。

5.根据权利要求1所述的高灵敏度表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述结构中组成多层介质层的高折射率介质薄层材料与低折射率介质薄层材料的折射率比值必须大于1.2。

6.根据权利要求5所述的多层介质层，其特征在于，所述结构中组成多层介质层的低折射率介质薄层材料是二氧化硅、氟化镁、三氧化二铝中的任何一种，或是低折射率有机聚合物材料；所述结构中组成多层介质层的高折射率介质薄层材料是二氧化钛、五氧化二钽、硅中的任何一种，或是高折射率有机聚合物材料。