[发明专利]基于自混合干涉的表面等离子体共振传感装置及方法

权利要求书

1.一种基于自混合干涉的表面等离子体共振传感装置，其特征在于，所述的传感装置包括激光器(1)、偏振器(2)、旋转平台(3)、激励棱镜(4)、传感芯片(5)、匹配棱镜(6)、反射镜(7)、纳米平移台(8)、纳米平移台控制器(9)、旋转台控制器(10)、第一光电探测器(11)、信号采集器(12)、计算机(13)、样品池(14)、半反镜(15)、第二光电探测器(16)；

激光器(1)的谐振腔前端发射激光束，经偏振器(2)产生线偏振激光束，该偏振激光束进入到激励棱镜(4)，并在该棱镜内部经贴合有传感芯片(5)的棱镜面反射至匹配棱镜(6)，从匹配棱镜(6)出射后，形成物光束，透过半反镜(15)，垂直入射到反射镜(7)，再被反射镜(7)反射，形成反馈光束；反馈光束按原路返回进入激光器(1)的谐振腔，反馈光束与谐振腔内光束形成自混合干涉；

第一光电探测器(11)设置在激光器(1)的谐振腔后端，用于探测激光器的激光后端输出光强，获取自混合干涉信号；第二光电探测器(16)设置在半反镜(15)的反射光路上，用于探测半反镜(15)的反射光强，获取SPR强度信号；反射镜(7)固定在纳米平移台(8)上，通过纳米平移台控制器(9)控制纳米平移台(8)驱动反射镜(7)平移，用于改变反馈光的光程，实现对自混合干涉信号的调制；信号采集器(12)分别与第一光电探测器(11)以及第二光电探测器(16)相连，采集信号后传输至相连的计算机(13)进行处理；激励棱镜(4)和匹配棱镜(6)通过折射率匹配液粘附成一整体，并固定在旋转平台(3)上；旋转台控制器(10)与旋转平台(3)相连并驱动旋转平台(3)转动，用于调整激光束进入激励棱镜的入射角；传感芯片(5)通过折射率匹配液粘附在激励棱镜(4)底面，被测样品通过样品池(14)置于传感芯片(5)的金属膜表面；

计算机(13)控制旋转台控制器(10)、纳米平移台控制器(9)、信号采集器(12)和样品池(14)的联动，采集到的干涉信号经计算机进行处理得到干涉信号的强度和位相信息，通过强度和位相信息获得被测样品的检测参数。

2.根据权利要求1所述的基于自混合干涉的表面等离子体共振传感装置，其特征在于，所述的偏振器(2)产生的线偏振激光束，其振动方向平行于光束入射到所述的传感芯片(5)的入射面。

3.根据权利要求1所述的基于自混合干涉的表面等离子体共振传感装置，其特征在于，所述的激励棱镜(4)和所述的匹配棱镜(6)为两个完全相同规格的三角棱镜，粘合在一起构成一个斜方棱镜。

4.根据权利要求1所述的基于自混合干涉的表面等离子体共振传感装置，其特征在于，所述的传感芯片(5)为表面等离子体共振传感芯片，其表面上镀有金属膜，偏振激光束进入到激励棱镜(4)后，经传感芯片(5)的金属膜反射至匹配棱镜(6)。

5.根据权利要求4所述的基于自混合干涉的表面等离子体共振传感装置，其特征在于，所述的金属膜为金膜或银膜。

6.一种根据权利要求1至5任一所述的基于自混合干涉的表面等离子体共振传感装置的传感方法，其特征在于，所述的传感方法包括以下步骤：

S1、开启激光器(1)和计算机(13)，在样品池(14)加入待测样品，旋转台控制器(10)驱动旋转平台(3)转动，每旋转一个小角度，信号采集器(12)通过第二光电探测器(16)测得一个光强，从测得光强与旋转角度之间的曲线，得到加载样品后传感芯片(5)产生的表面等离子体共振效应的共振角；

S2、冲洗样品池(14)和还原传感芯片(5)，重新加载待测样品，旋转台控制器(10)驱动旋转平台(3)转动，使得激光束入射传感芯片(5)金属膜表面的入射角大于或小于共振角的2°以内；

S3、纳米平移台控制器(9)控制纳米平移台(8)驱动反射镜(7)平移，同时被测样品通过样品池(14)加载到传感芯片(5)上，信号采集器(12)通过第一光电探测器(11)采集自混合干涉信号，并存入计算机(13)；

S4、计算机(13)对采集到的自混合干涉信号进行处理，得到干涉信号的强度值和位相值，通过强度值和位相值进一步获得样品的需测检参数。