[发明专利]光学元件、分析装置、分析方法及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件、分析装置、分析方法及电子设备。

背景技术

以医疗/健康领域为首，在环境、食品、治安等领域中，正寻求高灵敏度、高精度、迅速且简便地检测微量物质的传感技术。作为传感的对象的微量物质分支非常多，例如细菌、病毒、蛋白质、核酸、各种抗原/抗体等生物体关联物质，以及包含无机分子、有机分子、高分子的各种化合物都是传感的对象。现有技术中，经过采样、分析、解析进行微量物质的检测，需要专用的装置，且要求检查操作者熟练，因此大多难以当场分析。因此，到得到检查结果为止需要很长时期（数日以上）。在传感技术中，对迅速且简便的要求非常强，因此希望开发能够与该要求对应的传感器。

例如，由于期待比较容易集成化、不易受到检查/测定环境的影响，因此对利用表面等离子体共振（SPR：Surface Plasmon Resonance）的传感器，和利用表面增强拉曼散射（SERS：Surface－Enhanced Raman Scattering）的传感器的关注不断提高。

作为这样的传感器，专利文献1中公开了具备在基板上形成的等离子体共振镜、在共振镜上形成的电介质层、在电介质层上形成并由等离子体共振粒子的周期阵列构成的等离子体共振粒子层的GSPP（Gap type Surface Plasmon Polariton：间隙式表面等离子体激元）构造。这样的传感器优选基于由光照射激励的表面等离子体（SP：Surface Plasmon）的光的增强度大。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4806411号公报

发明内容

在上述专利文献1中，记载了等离子体共振粒子的尺寸为50nm～200nm，粒子间间隔为在粒子尺寸上加0及20nm的值，以及电介质层的厚度为2nm～40nm。

然而，在具备如上所述的粒子等的专利文献1的传感器中，根据由光照射激励的表面等离子体而增大光的增强度的效果，难说一定是充分的。

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而做出的，其若干方式的目的之一在于，提供基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度大的光学元件及分析方法。另外，本发明的若干方式的目的之一在于，提供包含上述光学元件的分析装置及电子设备。

本发明的光学元件包括：

以第一方向为厚度方向的金属层，

沿所述第一方向与所述金属层分离设置的金属粒子，以及

使所述金属层和所述金属粒子分离的透光层，

所述金属粒子的所述第一方向的大小T，

满足3nm≤T≤14nm的关系，

所述金属粒子的与所述第一方向正交的第二方向的大小D，

满足30nm≤D＜50nm的关系。

依据这样的光学元件，基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度大。

在本发明的光学元件中，

所述D可以满足30nm≤D≤40nm的关系。

依据这样的光学元件，能够进一步增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度。

在本发明的光学元件中，

所述T可以满足3nm≤T≤6nm的关系。

依据这样的光学元件，能够进一步增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度。

在本发明的光学元件中，可以：

所述金属粒子在所述第二方向以及与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向具有间距P而配置成矩阵状，

所述P满足60nm≤P≤140nm的关系。

依据这样的光学元件，能够进一步增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度。

本发明的光学元件中，可以：

所述透光层包含氧化硅，

所述透光层的所述第一方向的厚度G满足10nm≤G≤150nm，或，200nm≤G≤350nm的关系。

依据这样的光学元件，能够进一步增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度。

在本发明的光学元件中，可以：

所述透光层是具有正的介电常数的电介质，

二级峰的增强度SQRT比初级峰增强度SQRT大或相等，

所述透光层的所述第一方向的厚度G设定为在所述二级峰的增强度SQRT的厚度。

依据这样的光学元件，通过将透光层的厚度设为作为折射率稳定的厚度的在二级峰的增强度SQRT的厚度，能够更可靠地增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度。

在本发明的光学元件中，