[发明专利]复合表面等离子体共振及表面增强拉曼的显微成像技术

摘要

本发明公开了一种表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)及表面增强拉曼（Surface‑enhanced Raman Scattering,SERS）的复合显微成像技术，涉及表面等离子体基元及表面增强拉曼领域。本发明技术要点：组装SPR‑SERS综合显微成像系统，利用纳米狭缝阵列光栅双模结构激发与检测SPR和SERS。SPR系统通过测量SPR峰位的移动判定激发角度的变化，以确定芯片表面生物分子反应所引起的表面有效折射率的改变；SERS系统通过测量拉曼光谱以直接分辨生物分子本身。而SPR与拉曼的高效、高灵敏度检测借助于纳米狭缝阵列光栅双模结构：激发光波经光栅结构高效激发SPR；SPR在金属表面传播过程中与纳米间隙产生偶极振荡，SPR产生的表面电场与纳米狭缝偶极共同作用增强表面局域电场获得增强的拉曼信号。

主权项

1.一种复合表面等离子体共振及表面增强拉曼显微成像方法，其特征在于，所述方法基于SPR‑SERS综合显微成像系统，利用纳米狭缝阵列光栅双模结构同时激发与检测SPR和SERS来实现；所述基于SPR‑SERS综合显微成像系统的方法具体为：照明白光经分光棱镜（3）分光后由透镜（4）聚焦成像在接收屏（5）上，人眼（1）通过透镜（2）聚焦在焦面上的像直接观察成像，在普通显微镜白光照明光路之外分别引入633纳米和785纳米的激光（15），经透镜（14）与透镜（12）成平行光，其中采用位相扩散器（13）去除光的空间相干性以消除激光成像像斑，位相片（11）、偏振片（10）用以调制偏振状态，平行激光光束经分光棱镜（7）导入显微物镜（8），聚焦在样品台（9）上的纳米狭缝阵列光栅SPR‑SERS芯片区域，聚焦在SPR‑SERS芯片区域上的光线经显微物镜（8）收集反射光束后再经过分光棱镜（7）导入下一分光棱镜（6），平行光束经过滤波片（16）分别进入SPR成像系统和SERS检测系统，激发SPR的一路平行光束全部通过滤波片（16）由透镜（17）聚焦导入CCD相机（18），由CCD相机（18）接收SPR信号，电脑显示SPR像，通过测量代表SPR激发的两条暗带表征激发角度的移动；拉曼散射光线由滤波片（16）全部反射而经过反射镜（19）改变光路的方向，再经过滤波片（20）后由透镜（21）聚焦在拉曼检测区域（26）上的狭缝（22），由拉曼检测区域（26）接收拉曼光谱的信号，分析分子的本征峰以直接分辨分子，所述拉曼检测区域（26）包括光栅（23）、光栅（24）和CCD相机（25）；所述纳米狭缝阵列光栅双模结构中光栅周期为400或600纳米，一个周期内存在两个10纳米量级的纳米间隙。