[发明专利]表面等离子体共振系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明属于光电检测技术领域，尤其涉及一种表面等离子体共振系统及其检测方法。

背景技术

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)是一种新兴的传感技术，具有高的灵敏度、高通量、易于实现特异性检测和实时性，而且不需要标记等优点，已广泛应用到生物、医药、食品质量安全、化学和环境监测等行业，特别是在线实时检测DNA与蛋白质之间、蛋白质分子之间以及药物-蛋白质、核酸-核酸、抗原-抗体、受体-配体等生物分子之间的相互作用等。

目前，SPR技术主要有角度型SPR、光谱型SPR和相位型SPR，其中相位型SPR技术具有更高的灵敏度，但动态范围小，限制了其广泛应用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种表面等离子体共振系统，旨在解决现有表面等离子体共振系统动态范围小的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种表面等离子体共振系统，包括：

线光源；

起偏器，用于从所述线光源中获取偏振光；

光调制器，用于改变所述偏振光空间上相位分布，使之成为调制偏振光；

分束器，用于将所述调制偏振光分为探测光和参考光；

会聚元件，用于使所述探测光会聚成一点；

设有样品池的棱镜，用于接收所述探测光，使其会聚点位于传感膜；

第一检偏器，其偏振方向与所述起偏器的偏振方向垂直，并与所述光调制器配合对所述探测光进行周期性调制；

色散元件，用于分解所述探测光，使之形成光谱；

面阵探测器，用于记录所述光谱的强度，以形成入射角度和光谱波长同时分辨的探测图像；

第二检偏器，其偏振方向与所述起偏器的偏振方向垂直，并与所述光调制器配合对所述参考光进行周期性调制；

光电探测器，用于将所述参考光转换为参考电信号；以及

计算机，用于采集分析所述探测图像和参考电信号，并控制所述光调制器。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述表面等离子体共振系统进行检测的方法，所述方法包括以下步骤：

点亮所述线光源，将第一探测样品注入所述样品池，由所述面阵探测器在所述调制偏振光一个调制周期内以等时间间隔或者不等时间间隔的方式，获取一系列入射角度和光谱波长同时分辨的第一探测图像；

将第二探测样品注入所述样品池，使其与所述第一探测样品反应，由所述面阵探测器在所述调制偏振光一个调制周期内，以等时间间隔或者不等时间间隔的方式获取一系列入射角度和光谱波长同时分辨的第二探测图像；

在所述第一探测图像和第二探测图像中寻找产生SPR现象最佳的像素，以此推算出所述第一探测样品或第二探测样品的折射率变化量Δn′，从而获知所述第一探测样品与第二探测样品之间的相互作用。

本发明实施例先从线光源中获取偏振光并使之成为调制偏振光，接着将该调制偏振光分为探测光和参考光，使探测光会聚于棱镜的传感膜，此时的探测光同时包含了入射角度信息和光谱波长信息，从棱镜出射的探测光色散后所形成光谱的强度由面阵探测器记录，形成入射角度和光谱波长同时分辨的探测图像。由此形成的探测图像为三维图像，其中一维包含角度信息，即面阵探测器在平行于线光源方向上各像素代表不同的光线入射角；另一维包含波长信息，即面阵探测器在垂直于线光源方向(亦为光谱方向)上各像素代表不同的光线波长；另一维包含相位信息，即探测光相对于参考光的相位变化(亦为SPR相位)。在调制偏振光一个调制周期内，面阵探测器以等时间间隔或者不等时间间隔的方式获取一系列探测图像，该一系列图像中同一位置像素所记录的光强随时间变化形成一条曲线，面阵探测器具有多个像素，即可形成多条曲线，各曲线包含了SPR相位信息，经过计算获得各曲线的相位，再结合光电探测器生成的参考电信号，最后计算出各曲线与参考电信号的相位差，此相位差的变化即反映了探测样品的折射率变化。