[实用新型]一种表面等离子体共振传感装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种表面等离子体共振传感装置，特别是一种基于高精细度腔的表面等离子体共振传感系统，主要用于食品安全、环境监测、生物、化学及医学等领域的痕量物质检测。

技术背景

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，简称SPR)是一种物理光学现象，在上世纪初被Wood发现。60年代，德国科学家Otto和Kretchmann分别独立实用新型了用可见光激发表面等离子体的方法。80年代，瑞典科学家Liedberg将这一技术用于生物大分子相互作用的检测。之后，表面等离子体共振传感技术迅速发展，发展成为十分有用的检测技术。

表面等离子体共振传感技术可广泛应用到食品安全、环境监测、生物、化学及医学等领域。在食品安全领域主要应用包括：农、兽药残留量的检测，食品中微生物污染检测，生物毒素的检测等等。在环境监测领域，表面等离子体共振检测技术可以检测多环芳烃类、多氯联苯类、酚类、烷烃、芳香族化合物和重金属离子等有毒有污染物质。在生物学以及相关领域，基于表面等离子体共振的生物传感技术，通过分析生物分子如蛋白质-蛋白质、药物-蛋白质、蛋白质-核酸、核酸-核酸之间的相互作用，得到相应组分的痕量浓度以及有关性质。

由于对检测灵敏度的要求越来越高，高灵敏度表面等离子体共振传感系统成为痕量物质测量技术发展趋势之一。在先技术中，有一种表面等离子体传感器(参见中国发明专利“波长调制偏振型表面等离子体波传感器”，专利号号：ZL01136673.7)。该表面等离子体共振传感器具有相当的优点，但是，仍然存在不足，主要为用于测量的光束在传感部件中发生一次全反射，致使探测器探测到的表面等离子体共振吸收信号为被测物质一次作用于光束的信号，所以导致探测灵敏度不高，有很大的探测灵敏度提升空间。

发明内容

本实用新型要解决的问题在于克服了上述在先技术的不足，提供一种高精细度腔表面等离子体共振传感装置，具有检测灵敏度高，模块化程度高、系统简单，技术可以移植性强等特点。

本实用新型的基本构思是：将高精细度腔吸收光谱技术思想应用表面等离子体共振传感，在作为表面等离子体共振传感部件棱镜上，将光束入射和光束出射两个面上镀有与入射光束波长相匹配的高反射膜，两个高反射面构成高精细度腔。光束传播经过棱镜时，光束在高精细度腔内往返传播，每次往返均在棱镜镀有金属模的一面发生表面等离子体共振，与被测物质相互所用，在出射高反射面发射反射时，均有部分光透射。探测器探测光束出棱镜的光强，是经过多次表面等离子体共振效应后光束，具有高检测灵敏度高，模块化程度高、系统简单等特点。

本实用新型包括激光光源、表面等离子体传感器、光电探测器。表面等离子体传感器为柱形棱镜，其横截面为等腰三角形，表面等离子体传感器的底面镀有平面的金属反射膜，腰面分别镀有入射高反射膜和出射高反射膜；入射高反射膜和出射高反射膜为球面结构。激光光源设置在入射高反射膜一侧，其发射光路沿入射高反射膜的球面的径向指向球心。激光光源与入射高反射膜之间沿激光光源的发射光路依次设置有光隔离器和起偏器。出射高反射膜一侧沿出射光路依次设置有检偏器和光电传感，所述的出射光路沿出射高反射膜的球面的径向指向球心。入射高反射膜的球面球心、出射高反射膜的球面球心和金属反射膜的全反射点构成的平面柱形棱镜的轴向垂直，并且满足

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其中，R₁为入射高反射膜的球面的曲率半径，R₂为出射高反射膜的球面的曲率半径，L光束由入射高反射膜经金属反射膜传播到出射高反射膜所经过的距离。

所述的光电探测器为光电二极管、雪崩管、光电倍增管中的一种。