表面等离子体子共振传感器I:基本原理

表面等离子体子共振（ＳＰＲ）技术是一种简单、直接的传感技术。它通过测量金属表面附近折射率的变化,来研究物质的性质。表面等离子体子共振传感器已经成为生的传感器研究领域的热点。本文分三个部分,分别介绍这种传感器的基本原理,实验装置和实际应用。本篇是第一部分,介绍表面等离子体子和表面等离子体子共振的概念,系统阐述产生ＳＰＲ的条件,并讨论ＳＰＲ传感器的基本原理及影响传感器性能的主要因素。     

光化学传感器及其最新进展

从传感器材料、检测方法及传感器结构几方面,围绕光化学传感器的灵敏度、选择性和稳定性展开讨论,总结了光化学传感器近年来的最新进展,并对其今后的发展方向做出展望。     

SPR传感技术的发展与应用

SPR传感器已经成为检测、分析生物分子相互作用的有效工具.有些国家已经生产出商业化的SPR传感系统.对SPR生物传感器的研究现状、工作原理、技术参数与分类进行了详细描述,并对SPR生物传感器在生物分子检测领域的应用和SPR传感技术的研究发展前景进行了讨论.     

自动扫描式SPR测量仪的研制

本文简述了表面等离激元共振(SPR)原理,详述了自动扫描式SPR测量仪的组成及主要特点。     

表面等离子体子共振传感器Ⅲ：应用和进展

讨论了表面等离子体子共振（SPR）传感器实际应用的理论依据;评述了SPR传感器技术的应用现状,特别是在生物科学和生命科学领域中的应用;介绍了提高SPR传感器灵敏度的一些新进展。     

光纤表面等离子体共振传感器理论仿真研究

为了考查光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,基于单层膜表面Snell反射公式,利用MatLab软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性,系统考查金膜厚度、待测介质介电常数以及入射到纤芯—金膜界面的入射角对反射光谱特性的影响.仿真结果表明:光纤SPR的共振波长随金膜厚度的增大而增大,随外界介质介电...     

多通道光纤表面等离子体波共振传感器研究

研究了一种采用2×n型特种耦合器构建的多通道光纤表面等离子体波共振(SPR)传感器模型.应用空分复用原理和多层膜反射理论分析了SPR共振效应在若干光纤探针中连续被激励的基本原理.数值模拟和实验结果表明,研制的双通道光纤SPR探针能够达到与常规单通道探针相同的检测灵敏度.这种新型多通道传感模型的特点在于,各通道探针特性可根据待测检测目标进行选择替换,通道数目可以根据实际待测参量进行调节,并适用于对处于不同空间位置目标液体参量进行检测的情况.     

差分干涉表面等离子体共振传感器的优化与验证

分析了影响相位调制的表面等离子体共振(SPR)传感器灵敏度及动态范围的各种因素.搭建了差分干涉SPR相位检测系统,使用matlab软件模拟了若干因素对该类传感器的灵敏度和动态范围的影响,并使用3种厚度的金膜进行了实验验证,同时实时测量了牛血清白蛋白与其抗体之间的反应过程.结果显示,入射角度对于灵敏度和动态范围没有影响,而入射光波长、所选金属的介电常数和金膜厚度这3个因素是起作用的.这3个因素中,金膜厚度是比较重要且最易调节的一个.选定金膜后,通过调节入射角和反应物浓度,将抗原抗体反应导致的相位变化限制在系统的线性范围内进行了实时检测.结果表明,对于波长为633 nm的光源,在测量牛血清白蛋白与其抗体之间的反应过程中,兼顾灵敏度和动态范围的最优金膜厚度为48 nm,此时动态范围为0.013 6RIU,灵敏度为6.67×10-7RIU/0.01°.     

角度指示型表面等离子共振传感器的研究

表面等离子体共振(SPR)技术被广泛应用于生物化学传感、药物分析和环境监测等领域。现基于表面等离子共振原理,在固定入射光波长为632.8nm的He-Ne激光入射下,采用镀有50nm银膜的Kretschmann棱镜型结构作为耦合器件,实现角度指示型SPR传感器对纯净水和酒精水溶液的检测。实验结果发现该SPR传感器具有较好的稳定性,其角度灵敏度达到219°/RIU。     

表面等离子体谐振（SPR）生化分析仪的研制

表面等离谐振(Surface Plasmon Resonance,SPR)生化分析仪是一种基于物理光学原理的新型生化分析系统,SPR技术作为一种表在反应的生物传感技术,具有很重要的生化分析能力,可用于无标记实时监测许多种类生物分子之间的反应.SPR生物分析技术已成为直接实时观测生物分子间相互作用的主导技术.近年来SPR传感技术受到重点研究和发展;SPR生化分析仪也已经商品化.在本文中详细介绍了自行研制的新型SPR-2000型生化分析仪,仪器的主要性能是入射角扫描范围40°～70°,测角精度优于1×10-3度,探测折射率范围1.04～1.47,温度范围4℃～60℃、检测灵敏度可达10-11M等.利用该系统实时测试了1gG-GAHIgG的动态反应过程.实验证明该分析仪精度和灵敏度高,适用范围宽,并已提供多家使用,具有比较好的商品化性能.中国图分类号 TH744     

纯金膜表面等离子增强的旋光效应

为了研究棱镜的磁光特性对系统光学响应的影响,测试了单个BK7棱镜在全内反射条件下的旋光角度谱以及BK7棱镜与金膜组合构成Kretschmann结构的旋光角度谱,并根据传统光学理论分析了光谱的成因.理论分析结果表明:在单个BK7棱镜构成的全内反射结构中,棱镜底部对p波和s波产生的反射系数差异是导致系统进入全内反射临界角之前产生较强旋光效应的主要原因;在BK7棱镜与金膜组合构成的Kretschmann结构中,棱镜的磁光特性使得光波到达金膜表面之前产生了较小的s光分量,金膜表面等离子共振激发削弱了p光振幅,两种因素结合产生了一种新的表面等离子共振增强磁光效应的物理机制.实验结果表明:Kretschmann模式下,26 nm厚金膜的表面旋光角最大为1.7°,克服了传统磁光克尔效应响应较弱的缺点.     

等倾干涉条纹在SPR现象中的规律研究

对叠加在SPR曲线上的等倾干涉务纹的变化规律进行了研究。通过计算干涉条纹周期随入射角度的变化，发现干涉条纹周期在原SPR谐振角附近，存在着-个奇异的尖锐的突起，称之为SPR干涉谐振峰，尖峰所对应的入射角称为干涉谐振角θint-SPR．对于涉谐振角θint-SPR与敏感膜厚度和折射率的关系进行了计算与分析。理论计算表明：干涉谐振角θint-SPR与敏感膜厚度和折射率有着良好的线性关系，并与SPR谐振角θSPR的线性具有相同的量级，这说明可以通过测定干涉谐振角θint-SPR来检测金膜表面的生物分子相互作用，从而提出了一种确定SPR峰值移动的全新的方法。     

表面等离子共振生物传感器技术及其在样品检测中的应用

表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）是一种入射光照引起金属表面产生等离子体共振而导致反射光强衰减的现象,反射光衰减程度与入射光波长、入射角及金属表面物质的折射率相关。根据这原理研究制的表面等离子共振光生物传感器,在检测、分析分子间的反应作用等方面有着广泛的应用前景。本文对表面等离子共振传感器的工作原理、技术参数、检测方法进行了详细的介绍,并用HPSPR-6000型表面等离子共振分析仪对鸡精、糖水及盐水的浓度进行了检测分析。     

SPR生物传感技术的研究进展与应用

由于具有实时、免标记、高灵敏度等优点,表面等离体子共振(surface plasmon resonance,SPR)技术被广泛应用于生物分子相互作用的研究分析。在SPR能够检测的分子量范围内,基本所有的具有特异性反应的生物分子都可以被SPR生物传感器检测。因此,SPR技术越来越展示出其重要的应用价值,成为近几年来研究的热点。本文重点从原理、技术改进以及应用等三个角度对SPR技术进行阐述,并从技术改进方面重点介绍了SPR技术的两个发展:表面等离子体子共振成像(SPRi)技术与局域表面等离子体子技术(LSPR)。     

表面等离子共振生物传感器技术及在生命研究中的应用

表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）是一种入射光照射引起金属表面产生等离子体共振而导致反射光衰减的现象,反射光衰减程度与入射角和金属表面物质质量相关。根据这一原理研制的表面等离子体传感器,在检测、分析生物分子问的相互作用等方面有广泛的应用前景。本文对表面等离子共振生物传感器的工作原理、技术参数、检测方法进行了详细介绍,同时介绍了表面等离子共振技术在免疫检测、药物代谢及其蛋白质动力学等生命研究中的应用。     

对称型长程表面等离子体共振分析系统

表面等离子体共振(SPR)技术中的长程SPR技术的实际应用受其特殊的膜层匹配条件(待测物和第一层缓冲层折射率需相近)限制而很难扩展。为了解决这一问题,本文提出了一种对称型长程SPR(LRSPR)技术来提高传统LRSPR技术的适用性。设计了一种"缓冲介质层+金属膜+缓冲介质层"的对称型膜层结构,用于打破传统LRSPR折射率匹配条件的制约,并进一步提高电磁场穿透深度和共振峰深度。理论模拟分析了对称型膜层结构,并且自行搭建了基于LED光源的角度谱SPR检测系统。利用该系统进行了不同糖浓度溶液下的折射率分辨率实验,并对数据处理的算法进行了优化。实验测得系统的折射率分辨率达到6.1×10-7 RIU,灵敏度可达1.22×105 pixel/RIU,并且在一定折射率测量范围内具有较好的线性度。     

基于表面等离子体共振技术的液相色谱检测器研究

针对传统液相色谱检测器通用性与灵敏度不能兼得,本文报道了一种由SPR传感器、微型流通池、检测电路和液相色谱工作站软件组成的新型SPR液相色谱检测器的研制。运用该检测器,结合泵、分析柱和进样器构成液相色谱系统。对木糖、葡萄糖、蔗糖混合溶液进行检测,获得了三者分离图谱。对不同浓度的葡萄糖溶液进行检测,检测限为20μg,线性范围为20～160μg。结果显示SPR液相色谱检测器通用性较强,灵敏度有待进一步提高。