▌R1 定制系統(tǒng)在 SPR 傳感檢測中的應(yīng)用一種可實現(xiàn)表面等離子體共振傳感檢測的宏觀角分辨光譜定制系統(tǒng)及解決方案
光譜系統(tǒng)定制 SPR 傳感器 角分辨光譜
【概述】表面等離子體共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）是一種物理光學(xué)現(xiàn)象，SPR 技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今科學(xué)研究的重要手段，在生物學(xué)檢測、臨床診斷與遺傳分析、食品工業(yè)及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域都有著關(guān)鍵的應(yīng)用。SPR 傳感器是表面等離子體共振儀中的核心部件，常見的傳感器結(jié)構(gòu)有棱鏡耦合型、光纖型及光柵型三種，其中，棱鏡耦合方式的傳感結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。
棱鏡耦合型 SPR 測試裝置實現(xiàn)檢測的關(guān)鍵在于穩(wěn)定的光源、的角度控制系統(tǒng)以及寬泛的角度探測范圍。 R1 角分辨光譜系統(tǒng)是復(fù)享光學(xué)一款針對毫米級尺度樣品開發(fā)的角分辨光譜測試系統(tǒng)。基于 R1 而面向 SPR 應(yīng)用的角分辨光譜定制系統(tǒng)，可以輕松獲取反射率隨角度與波長而變化的 SPR 光譜，是表面等離子體共振檢測的重要工具。
【樣品 & 測試】一個典型的 棱鏡耦合型 SPR 系統(tǒng) 包含了光源、棱鏡、帶金屬膜的傳感芯片、流通池以及探測器（圖1）。當(dāng)一束 P 偏振光穿過棱鏡照射在金屬膜表面發(fā)生全內(nèi)反射時，產(chǎn)生的消逝波（Evanescent Wave）滲透到金屬膜，在金屬與樣品界面處激發(fā)了 SPR 現(xiàn)象。在特定的入射波長與角度條件下，探測器通過檢測來自不同方向不同強度的反射信號，從而獲取 SPR 光譜信息（圖2A）。
表面等離子體共振現(xiàn)象發(fā)生時，共振角度及共振波長受金屬表面介質(zhì)的折射率影響存在一定的變換關(guān)系，如 圖2B 所示。SPR 研究正是利用傳感芯片對介質(zhì)折射率變化的高敏感特性，從而實時追蹤整個共振體系性質(zhì)的動態(tài)變化。如 圖2C 所示，在固定波長條件下，通過探測共振角度隨介質(zhì)折射率的同步變化，實現(xiàn)了對抗原與抗體作用過程的實時監(jiān)測。
圖3，復(fù)享光學(xué)為 SPR 應(yīng)用提供的解決方案
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以 R1角分辨光譜測量支架 為基礎(chǔ)，結(jié)合棱鏡耦合型 SPR 傳感結(jié)構(gòu)，是復(fù)享光學(xué)為實現(xiàn)表面等離子體共振應(yīng)用而構(gòu)造的 宏觀角分辨光譜定制系統(tǒng)。棱鏡耦合結(jié)構(gòu)經(jīng)特殊設(shè)計固定于多維精密調(diào)節(jié)臺上，保證了光學(xué)器件與樣品的緊密配合，提高了器件的耦合效率。該系統(tǒng)大的特點是打破了傳統(tǒng) SPR 測試設(shè)備固定波長多角度調(diào)制、固定角度多波長調(diào)制的局限，在 0.1° 的角度步進下，0~90° 范圍內(nèi)可以設(shè)置任意固定角度的入射與多角度同步或異步接收，同時實現(xiàn)寬至 250~2500nm 的光譜測量，這充分考慮了表面等離子體共振研究對于波長與角度變化的高度依賴性。
【總結(jié)】運用表面等離子體共振原理的科學(xué)檢測已然成為一種越來越熱門的研究技術(shù)。復(fù)享光學(xué)的角分辨光譜定制系統(tǒng)巧妙利用了棱鏡耦合型 SPR 傳感結(jié)構(gòu)簡易與穩(wěn)定的特點，充分發(fā)揮了 R1 測量支架超寬波段光譜測量與角度分辨能力的優(yōu)勢，完好實現(xiàn)了 SPR 波長與角度調(diào)制的統(tǒng)一，有效提高了 SPR 傳感實驗的檢測效率，可以為從事表面等離子體共振技術(shù)應(yīng)用的科研人員提供的解決方案。▌
【參考文獻】
? Wilson, W. David. "Analyzing Biomolecular Interactions." Science 295.5562(2002):2103-2105. Link
? Rhodes, Crissy, et al. "Surface plasmon resonance in conducting metal oxides." Journal of Applied Physics 100.5(2006):054905-054905-4. Link
? http://losegolab.gatech.edu/Interfaces/SPR.html Link
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