光学元件、分析装置、分析方法及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光学元件、分析装置、分析方法及电子设备。提供基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度大的光学元件。本发明专利技术的光学元件（100）包括以第一方向为厚度方向的金属层（10），沿第一方向与金属层（10）分离设置的金属粒子（30），以及使金属层（10）和金属粒子（30）分离的透光层（20），金属粒子（30）在与第一方向正交的第二方向，以及与第一方向和第二方向正交的第三方向为格子状配置，所述第二方向的间隔和所述第三方向的间隔都按间隔S配置，S满足6nm＜S＜40nm的关系。

【技术实现步骤摘要】
光学元件、分析装置、分析方法及电子设备
[0001 ] 本专利技术涉及光学元件、分析装置、分析方法及电子设备。
技术介绍
以医疗/健康领域为首，在环境、食品、治安等领域中，正寻求高灵敏度、高精度、迅速且简便地检测微量物质的传感技术。作为传感的对象的微量物质分支非常多，例如细菌、病毒、蛋白质、核酸、各种抗原/抗体等生物体关联物质，以及包含无机分子、有机分子、高分子的各种化合物都是传感的对象。现有技术中，经过采样、分析、解析进行微量物质的检测，需要专用的装置，且要求检查操作者熟练，因此大多难以当场分析。因此，到得到检查结果为止需要很长时期(数日以上)。在传感技术中，对迅速且简便的要求非常强，因此希望开发能够与该要求对应的传感器。例如，由于期待比较容易集成化、不易受到检查/测定环境的影响，因此对利用表面等离子体共振(SPR:Surface Plasmon Resonance)的传感器,和利用表面增强拉曼散射(SERS:Surface-Enhanced Raman Scattering)的传感器的关注不断提高。作为这样的传感器，专利文献I中公开了具备在基板上形成的高反射层、在高反射层上形成的电介质层、以及在电介质层上形成并具有金属微粒子的增强电磁场形成层的GSPP (Gap type Surface Plasmon Polariton:间隙式表面等离子体激元)构造的传感器。这样的传感器优选基于由光照射激励的表面等离子体(SP:Surface Plasmon)的光的增强度大。在上述专利文献I中，记载了金属微粒子例如为二维地随机配置，其截面粒径为30nm?400nm,厚度为5nm?70nm,以及电介质层的厚度为60nm?90nm的情况。然而，在具备如上所述的粒子等的专利文献I的传感器中，根据由光照射激励的表面等离子体而增大光的增强度的效果，难说一定是充分的。在先技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开2012-132804号公报
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题的至少一部分而做出的，其若干方式的目的之一在于，提供基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度大的光学元件及分析方法。另外，本专利技术的若干方式的目的之一在于，提供包含上述光学元件的分析装置及电子设备。本专利技术的光学元件包括:以第一方向为厚度方向的金属层，沿所述第一方向与所述金属层分离设置的金属粒子，以及使所述金属层和所述金属粒子分离的透光层，所述金属粒子在与所述第一方向正交的第二方向，以及与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向为格子状配置，所述第二方向的间隔和所述第三方向的间隔都按间隔S配置，所述S满足6nm < S < 40nm的关系。依据这样的光学元件，基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度大。在本专利技术的光学元件中，所述S可以满足1Onm ≤ S ≤20nm的关系。依据这样的光学元件，能够进一步增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度。在本专利技术的光学元件中，可以:所述透光层包含氧化硅，所述透光层的所述第一方向的厚度G满足20nm ≤ G ≤60nm的关系。依据这样的光学元件，能够进一步增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度。在本专利技术的光学元件中，可以:所述透光层包含氧化硅，所述S满足IOnm ≤ S ≤14nm的关系，所述透光层的所述第一方向的厚度G满足220nm ≤ G≤ 280nm的关系。依据这样的光学元件，能够进一步增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度。在本专利技术的光学元件中，可以:所述透光层是具有正的介电常数的电介质，所述S满足IOnm ≤ S ≤ 14nm的关系，二级峰增强度SQRT比初级峰增强度SQRT大或相等，所述透光层的所述第一方向的厚度G设定为在所述二级峰的增强度SQRT的厚度。依据这样的光学元件，通过将透光层的厚度设为作为折射率稳定的厚度的在二级峰的增强度SQRT的厚度，能够更可靠地增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度。在本专利技术的光学元件中，所述金属粒子的所述第二方向的大小D可以满足30nm≤D < 54nm的关系。依据这样的光学元件，能够进一步增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度。在本专利技术的光学元件中，所述金属粒子的所述第一方向的大小T可以满足4nm≤T < 20nm的关系。依据这样的光学元件，能够进一步增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度。在本专利技术的光学元件中，在照射具有比所述金属粒子的所述第一方向的大小及所述第二方向的大小大的波长的光时，可以增强拉曼散射光。依据这样的光学元件，基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度大。本专利技术的分析装置包括:本专利技术的光学元件，向所述光学元件照射光的光源，以及检测来自所述光源的光的照射引起的来自所述光学元件的光的检测器。依据这样的分析装置，由于包含本专利技术的光学元件，因此能够容易地进行微量物质的检测、测定。在本专利技术的分析装置中，所述检测器可以检测由所述光学元件增强的拉曼散射光。依据这样的分析装置，能够容易地进行微量物质的检测、测定。在本专利技术的分析装置中，所述光源可以向所述光学元件照射具有比所述金属粒子的所述第一方向的大小及所述第二方向的大小大的波长的光。依据这样的分析装置，能够容易地进行微量物质的检测、测定。本专利技术的分析方法，是向光学元件的检测区域导入包含分析对象物的物质、向所述光学元件照射光、检测由所述光的照射引起的来自所述光学元件的光并进行分析的分析方法，所述光学元件包括:以第一方向为厚度方向的金属层，沿所述第一方向与所述金属层分离设置的金属粒子，以及使所述金属层和所述金属粒子分离的透光层，所述金属粒子在与所述第一方向正交的第二方向，以及与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向为格子状配置，所述第二方向的间隔和所述第三方向的间隔都按间隔S配置，所述S满足6nm < S < 40nm的关系。依据这样的分析方法，能够增大基于由光照射激励的表面等离子体的光的增强度，并能够容易地进行微量物质的检测、测定。本专利技术的电子设备包括:本专利技术的分析装置，基于来自所述检测器的检测信息运算健康医疗信息的运算部，存储所述健康医疗信息的存储部，以及显示所述健康医疗信息的显示部。依据这样的电子设备，由于包括本专利技术的分析装置，因此能够容易地进行微量物质的检测，并能够提供高精度的健康医疗信息。在本专利技术的电子设备中，所述健康医疗信息可以包含关于从包括细菌、病毒、蛋白质、核酸及抗原/抗体的组中选择的至少一种生物体关联物质，或者从无机分子及有机分子选择的至少一种化合物的有无或数量的信息。[0071 ] 依据这样的电子设备，能够提供有用的健康医疗信息。【附图说明】图1是示意性地示出本实施方式的光学元件的立体图。图2是示意性地示出本实施方式的光学元件的俯视图。图3是示意性地示出本实施方式的光学元件的截面图。图4是示意性地示出本实施方式的光学元件的截面图。图5是示出Ag、Au及Cu的介电常数的波长特性的图表。图6是示出Al及Pt的介电常数的波长特性的图表。图7是本实施方式的分析装置的示意图。图8是本实施方式的电子设备的示意图。图9是示意性地示出实验例涉及的模型的截面图。图10是示出实验例涉及的模型的SiO2层的厚度和增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件，其特征在于，包括：金属层，以第一方向为厚度方向；金属粒子，沿所述第一方向与所述金属层分离设置；以及透光层，使所述金属层和所述金属粒子分离，所述金属粒子在与所述第一方向正交的第二方向、以及与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向为格子状配置，所述第二方向的间隔和所述第三方向的间隔都按间隔S配置，所述S满足6nm＜S＜40nm的关系。

【技术特征摘要】
2013.02.27 JP 2013-0367691.一种光学元件，其特征在于， 包括: 金属层，以第一方向为厚度方向； 金属粒子，沿所述第一方向与所述金属层分离设置；以及 透光层，使所述金属层和所述金属粒子分离， 所述金属粒子在与所述第一方向正交的第二方向、以及与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向为格子状配置，所述第二方向的间隔和所述第三方向的间隔都按间隔S配置， 所述S满足6nm < S < 40nm的关系。2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于， 所述S满足IOnm≤S≤20nm的关系。3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其特征在于， 所述透光层包含氧化硅， 所述透光层的所述第一方向的厚度G满足20nm ≤G ≤ 60nm的关系。4.根据权利要求1或2所述的光学元件，其特征在于， 所述透光层包含氧化硅， 所述S满足IOnm ≤S ≤ 14nm的关系， 所述透光层的所述第一方向的厚度G满足220nm≤ G ≤ 280nm的关系。5.根据权利要求1或2所述的光学元件，其特征在于， 所述透光层是具有正的介电常数的电介质， 所述S满足IOnm ≤ S≤ 14nm的关系， 二级峰增强度SQRT比初级峰增强度SQRT大或相等， 所述透光层的所述第一方向的厚度G设定为在所述二级峰的增强度SQRT的厚度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学兀件,其特征在于， 所述金属粒子的所述第二方向的大小D满足30nm≤D < 54nm的关系。7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学元件，其特征在于， 所述金属粒子的所述第一方向的大小T满足4nm≤T < 20nm的关系。8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉本守，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP