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原文传递一种检测深度可调的LRSPR传感器及折射率变化测量方法

专利名称：	一种检测深度可调的LRSPR传感器及折射率变化测量方法
摘要：	本发明公开一种检测深度可调的LRSPR传感器及其检测深度调节方法，该LRSPR传感器安装在机械转台上，包括激光器、透镜、棱镜、LRSPR传感芯片、单元光电探测器和可调电压输出装置；LRSPR传感芯片依次包括制备于棱镜底面上的氧化物导电层、折射率调节介质层组合、金属功能层、检测功能层和样品池，其中检测功能层包括修饰纳米磁珠的参考通道和未修饰纳米磁珠的检测通道；样品池内检测样品的液面与检测功能层的下表面接触；折射率调节介质层组合包括匹配介质层和折射率可变介质层，匹配介质层与检测功能层的折射率匹配。本发明通过外场调节折射率调节介质层组合的折射率实现SPW检测深度的调节，可以实现检测功能层和检测样品折射率变化的同时检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	长沙学院
发明人：	汪之又;黄煜;黎明奇;李正大;郑杰文;刘旋
专利状态：	有效
申请日期：	2018-03-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201810186711.0
公开号：	CN109696419A
代理机构：	安化县梅山专利事务所
代理人：	夏赞希
分类号：	G01N21/41(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	410000 湖南省长沙市开福区洪山路98号
主权项：	1.检测深度可调的LRSPR传感器，其特征在于，其安装在机械转台上，包括激光器、透镜、棱镜、LRSPR传感芯片、单元光电探测器和可调电压输出装置；LRSPR传感芯片依次包括制备于棱镜底面上的氧化物导电层、折射率调节介质层组合、金属功能层、检测功能层和样品池；检测功能层包括修饰纳米磁珠的参考通道和未修饰纳米磁珠的检测通道，以检测功能层中心为分界线，参考通道和检测通道各占检测功能层面积的50％；样品池内盛放有检测样品，其与检测功能层的下表面之间留有一间隙；检测样品的液面与检测功能层的下表面接触；折射率调节介质层组合包括匹配介质层和折射率可变介质层，匹配介质层与检测功能层的折射率匹配。 2.如权利要求1所述的检测深度可调的LRSPR传感器，其特征在于，检测功能层为葡聚糖层。 3.如权利要求2所述的检测深度可调的LRSPR传感器，其特征在于，棱镜的底部表面设置有玻璃基底，玻璃基底和棱镜的折射率相同，且二者之间的缝隙用折射率相同的匹配层填充。 4.如权利要求3所述的检测深度可调的LRSPR传感器，其特征在于，氧化物导电层的厚度为2nm；折射率可变介质层的厚度为1μm；匹配介质层的厚度为2μm；金属功能层的厚度为20nm；检测功能层的厚度为1200nm。 5.如权利要求4所述的检测深度可调的LRSPR传感器，其特征在于，可调电压输出装置一端连接至氧化物导电层，其另一端连接至金属功能层。 6.如权利要求5所述的检测深度可调的LRSPR传感器，其特征在于，该检测深度可调的LRSPR传感器进一步设有偏振片，偏振片设于激光器和透镜之间。 7.如权利要求1-6中任一项所述的检测深度可调的LRSPR传感器，其特征在于，匹配介质层由氟化镁制成，折射率可变介质层由具有电光效应的高分子材料制成。 8.如权利要求7所述的检测深度可调的LRSPR传感器，其特征在于，匹配介质层与折射率可变介质层的厚度比为1.5:1～3:1。 9.一种如权利要求1-8中任一项所述的检测深度可调的LRSPR传感器的同时测量检测功能层和检测样品折射率变化的方法，其特征在于，其包括如下步骤： (S01)样品池内为折射率为n1的参考样品1且未施加电场时，以0.01度为步长连续调节机械转台改变入射光角度，获得参考通道的LRSPR共振角度； (S02)以10V为步长调节施加电场的电压，选择具有电光效应的折射率调节介质层组合，通过施加电场来使其折射率n发生Δn的变化，其满足如下公式：其中d为折射率调节介质层组合上折射率可变介质层的厚度，V为施加于该折射率可变介质层的电压，γ33为电光系数； (S03)施加电场，且在每个电压下以0.01度为步长连续调节机械转台改变入射光角度获得参考通道的LRSPR共振角度，直到共振角度产生0.1度的变化，此时SPW检测深度小于检测功能层厚度，记录电压为分层检测工作电压，记录检测通道LRSPR共振角度为初始共振角度θ0； (S04)手动旋转LRSPR传感芯片180°，将参考通道切换至检测通道，保持分层检测工作电压不变，将样品池内的参考样品1改为折射率等于n2的参考样品2，通过此时的LRSPR共振角度θ1和初始共振角度计算分层检测工作电压下检测通道里检测功能层的灵敏度C1： C1＝(θ1-θ0)/(n2-n1)； (S05)除去施加电场，记录此时的LRSPR共振角度θ2，将样品池内的参考样品2改为折射率等于n3的参考样品3，分别记录施加分层检测工作电压前后的LRSPR共振角度θ3和θ4，分别计算得到无分层检测工作电压下检测通道里检测功能层和检测样品的灵敏度C2和C3： (θ2-θ0)＝C3(n2-n1)+C2(θ1-θ0)/C1； (θ4-θ0)＝C3(n3-n1)+C2(θ3-θ0)/C1； (S06)样品池里通入折射率为n4的检测样品，分别记录施加分层检测工作电压前后的LRSPR共振角度θ5和θ6，通过如下公式分别计算检测功能层和检测样品的折射率变化Δn1和Δn2： Δn1＝(θ6-θ0)/C1； Δn2＝((θ5-θ0)-C2Δn1)/C3。
所属类别：	发明专利