[发明专利]一种用于获得痕量质量和分子结构信息的高通量探测系统

说明书

本发明公开了一种用于获得痕量质量和分子结构信息的高通量探测系统，利用音圈电机带动固定在压电陶瓷驱动器的微悬臂梁阵列在沿微悬臂梁宽度方向上平移，使激光光束逐一地投照微悬臂梁阵列，经尖端反射的激光由光电位置灵敏探测器探测，获得各微悬臂梁自由端的弯曲信号，利用压电陶瓷驱动器调整微悬臂梁的振动频率；设置显微拉曼光谱单元，由分时工作的观察光路子单元和拉曼激光光路子单元构成；利用观察光路子单元获得微悬臂梁自由端表面样品微观形貌；利用拉曼激光光路子单元获得拉曼光谱，进而获得样品的分子结构信息。本发明结合微悬臂梁传感与显微拉曼技术，实现痕量质量变化探测，用于观察样品外貌，实时探测反应过程中分子结构的变化。

技术领域

本发明涉及微悬臂梁检测领域和拉曼光谱分析领域，更具体地说是涉及一种用于获得痕量质量和分子结构信息的高通量探测系统。

背景技术

微悬臂梁传感技术是在原子力显微镜和微系统出现后迅速发展起来的一种新的传感方法，作为最简单的微机械元件，一直是微纳传感技术研究的热点。微梁传感器可以对具有特异性的生化反应过程进行实时测量，当微梁表面上发生生化反应时，其上下表面的应力差使其产生弯曲变形。这种传感技术作为一种实时、高灵敏度、非标定的传感方法，在生物、化学等领域中得到了广泛的研究。

通常微悬臂梁有两种工作模式：静态模式和动态模式。其中动态模式工作原理是通过改变微悬臂梁的质量、阻尼系数、所在环境等因素，使得微悬臂梁的共振频率和振幅发生变化，记录相关参数的变化过程，即可获得外界信号的变化情况；动态模式比静态模式下的微悬臂梁具有更高的灵敏度，并且受环境因素影响较小。

在单微悬臂梁检测系统基础上，为进一步消除环境温漂、溶液折射率变化等背景噪声影响、实现多种靶标分子的快速并行检测，微悬臂梁传感技术正逐步向多阵列发展。微悬臂梁阵列可以减少实验误差，实现高通量的检测。

拉曼是一种光散射技术。激光光源的入射光被分子散射时，大部分散射光与入射激光具有相同的波长，这种散射称为瑞利散射；然而，还有极小一部分散射光的波长与入射光不同，其波长的改变由样品的结构所决定，这部分散射光称为拉曼散射。通过对谱图的分析，可以鉴别特殊的结构特征或特征基团。

现有技术中，从设备角度讲，不断更新和改进系统都是以检测微悬臂梁痕量质量变化为目的；从检测机理角度来讲，无论微悬臂梁弯曲信号重复性多好，都只能得到单一的微悬臂梁自由端弯曲响应信号，并不能实时检测被测材料的其它信息，如结构信息，因而不能从结构和力学性能角度去分析机理。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种用于获得痕量质量和分子结构信息的高通量探测系统，充分利用微悬臂梁的非标记、实时、可以痕量检测应力和质量变化的优势，结合拉曼光谱可进行化学鉴别、形态与相各方面研究和分析的长处，实现在检测过程中将材料应力、质量或者热量等的变化与分子结构信息相对应，实现痕量质量变化性能和结构的实时及同步检测，更加全面地分析材料性能。

本发明实现发明目的采用如下技术方案：

本发明用于获得痕量质量和分子结构信息的高通量探测系统的特点是：由微悬臂梁传感单元和显微拉曼光谱单元构成；