[发明专利]一种基于表面等离子体共振的光学显微镜

说明书

本发明公开了一种基于表面等离子体共振的光学显微镜，包括有沿着光路依次布置的激光发生器、入射角调整组件、分束器、光学显微放大物镜和等离子共振传感芯片，还包括有图像传感器，所述的入射角调整组件包括有用于将入射光转换成p偏振光的偏振片，所述的激光发生器的入射光经过入射角调整组件、分束器、光学显微放大物镜并以表面等离子体共振角（θ）入射到等离子共振传感芯片，在等离子共振传感芯片上激发等离子表面共振，等离子共振传感芯片上的反射光经过光学显微放大物镜、分束器并入射成像于图像传感器上。本发明的优点是分辨率高且无需荧光标记。

技术领域

本发明涉及一种基于表面等离子体共振（SPR）的光学显微镜系统。

背景技术

一直以来，在生命科学、生物研究、材料科学等领域，光学显微镜都扮演着极其重要的角色。相比于其他高分辨率的显微镜，光学显微镜具有其独特的优势:例如跟电子显微镜相比，光学显微镜具有实时、动态观察活体样本的优点。单就这一优点，使得光学显微镜在生物学研究中的地位是无可比拟的。但是光学显微镜也有其自身的缺点，其中最大的缺点是光学显微镜的分辨率受到光学衍射极限的限制。普通荧光显微镜的分辨率也在~200nm，超高分辨荧光显微镜可实现小于10nm结构的成像，但是均需要对样品进行荧光标记，这可能会使得样品的活性等性质发生改变而无法反应样品的真实特性。因此对于光学显微镜而言，提高其分辨率，并实现无需荧光标记是至关重要。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种分辨率高且无需荧光标记的基于表面等离子体共振的光学显微镜。

为实现上述目的，本发明的技术方案是包括有沿着光路依次布置的激光发生器、入射角调整组件、分束器、光学显微放大物镜和等离子共振传感芯片，还包括有图像传感器，所述的入射角调整组件包括有用于将入射光转换成p偏振光的偏振片，所述的激光发生器的入射光经过入射角调整组件、分束器、光学显微放大物镜并以表面等离子体共振角（θ）入射到等离子共振传感芯片，在等离子共振传感芯片上激发等离子表面共振，等离子共振传感芯片上的反射光经过光学显微放大物镜、分束器并入射成像于图像传感器上。

进一步设置是所述的入射角调整组件包括有设置于偏振片光路前端的准直透镜和设置于偏振片光路后端的聚光透镜，且入射光经过入射角调整组件和分束器后聚焦于光学显微放大物镜的后聚焦面上。

进一步设置是所述的入射角调整组件整体置于移动平台上。通过该移动平台整体带动入射角调整组件移动，从而调节入射到等离子共振传感芯片上的入射光的入射角满足表面等离子体共振角（θ）。

进一步设置是所述的光学显微放大物镜的外端和等离子共振传感芯片的内端面之间填充有光学匹配油，该光学匹配油的折射率范围为1.515～1.780。

进一步设置是所述的图像传感器为CCD图像传感器或者CMOS图像传感器。

进一步设置是所述的偏振片为天然的双折射晶体或人造的偏振片。

进一步设置是所用的光学显微放大物镜的放大倍数在40～100倍之间，其数值孔径范围为1.40～1.69。

进一步设置是分束器是棱镜、分色镜、薄膜分束器或半片全反射镜中的一种。

进一步设置是所述的等离子共振传感芯片由基底材料和金属层构成，其中基底材料为镧玻璃、BK7玻璃、普通玻璃或塑料基片中的一种，在该基底材料上先蒸镀一层2 nm±1的金属铬，再蒸镀一层厚度为40～60nm的金、银、铜、铝、铂的一种或多种材料的复合层。

进一步设置是所述的分束器向图像传感器之间的反射光路上还设置有透镜。