[发明专利]一种适用于生物样品的拉曼信号增强装置

权利要求书

1.一种适用于生物样品的拉曼信号增强装置，其特征在于，包括：设置有曲率结构的样品芯片以及反射层；所述反射层凃镀在所述设置有曲率结构的样品芯片的表面，用于反射激发光；所述曲率结构通过精密加工，与反射层配合后，可以将透射过来的激发光反射回样品，形成二次激发；使得第一次激发的拉曼信号和二次激发拉曼信号进入收集物镜，实现反射拉曼增强；

所述设置有曲率结构的样品芯片，其曲率半径R的设计方法为：

对于给定的收集物镜参数NA，θ为收集物镜的半孔径角；其中NA＝nsinθ；α为透射激发光及透射拉曼信号最边界的经拉曼样品芯片表面入射角；β角为α入射对称于法线形成的出射光线与垂直方向的夹角；γ为样品表面法线与透射激发光及透射拉曼信号在设置有曲率结构的样品芯片表面的所述法线的夹角；

则依据几何关系有：

θ＝α+γ

α＝β+γ

r＝Dtanθ，

β＝arctan[(r-d₁tanθ)/(D+d₁)]

式中，n是光介质的折射率，r为收集物镜出光口半口径，D为收集物镜的工作距离，样品厚度为d₁

综上:

由此可知，若样品厚度为d₁，则曲率半径为R时，增强效果最佳；可根据具体的样品厚度d₁确定样品芯片的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的一种适用于生物样品的拉曼信号增强装置，其特征在于，所述曲率结构可保证收集物镜能够最大化的收集四部分拉曼信号；所述四部分拉曼信号包括：

第一部分是：激光一次激发样品后，产生的直接向收集物镜方向散射的拉曼信号；

第二部分是：激光透射样品后，经反射层反射的激光二次激发样品，产生的向收集物镜方向散射的拉曼信号；

第三部分是：激光一次激发样品后，向收集物镜反方向散射的拉曼信号，经反射层反射后，返回收集物镜的拉曼信号；

第四部分是：二次激发样品时，向收集物镜反方向散射后经反射层反射后，返回收集物镜的拉曼信号。

3.根据权利要求1所述的一种适用于生物样品的拉曼信号增强装置，其特征在于，所述设置有曲率结构的样品芯片为抛面的石英芯片。

4.根据权利要求3所述的一种适用于生物样品的拉曼信号增强装置，其特征在于，所述反射层采用：低拉曼背景的反射膜层加工制作，此举有效的增加了拉曼信号的反射效果。

5.根据权利要求4所述的一种适用于生物样品的拉曼信号增强装置，其特征在于，所述低拉曼背景的反射膜层包括：镀有保护层的金、银、铝、镍、锡或铅类的金属膜层。

6.根据权利要求5所述的一种适用于生物样品的拉曼信号增强装置，其特征在于，所述保护层为：一氧化硅、氟化镁、二氧化硅或三氧化二铝。