基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统，当扫描振镜进行角度扫描时，入射至第一4F系统的P偏振光将保持平行的入射和出射，无论入射光的角度如何改变，照射到传感膜上形成的光斑位置始终保持不变，且在反射光路中加入第二4F系统，确保了在不同的角度下，接收器的成像位置不发生移动，稳定性好且成像质量高，从而保证扫描过程中SPR激发与探测区域始终相同且不变，能够增加传感膜上的传感区域，且使得传感面具有良好的传感一致性，能够有效实现快速检测，且满足快速检测过程的高灵敏检测的要求。进一步的，上述系统还具有结构简单、体积小等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统
本专利技术涉及图像成像
，尤其涉及一种基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统。
技术介绍
表面等离子共振(SurfacePlasmonResonance，SPR)以其高灵敏、高通量、免标记、快速检测等诸多优势已经应用于生物检测、药品分析、分子识别等诸多生物化学领域，近二十年来得到了快速的发展，已经成为一种重要的监测工具。Kretschmann棱镜结构是目前SPR传感器最常用的耦合结构，基于该结构主要有四种检测模式，分别是强度调制型、角度调制型、波长调制型及相位调制型。其中，强度调制SPR技术需要工作在固定的激发波长和入射角度，对于多种分子同时检测(高通量检测)的应用，各传感位点的相应灵敏度不同，SPR信号响应一致性查，导致误检或漏检，且该技术对传感芯片要求高，导致使用费用高。而角度调制SPR具有更大的动态范围，能够降低对传感芯片的要求，大幅降低使用成本。但是角度调制SPR需要机械扫描入臂和探测臂，对仪器结构设计要求非常高，而且需要笨重的扫描机械装置，由于存在大质量的机械部件移动扫描，导致检测速度慢、角度分辨率低、结构复杂和稳定性差，无法满足快速过程的高灵敏检测的需求。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统，旨在解决现有技术中检测速度慢、灵敏度低和稳定性差的技术问题。为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统，包括入射光路、传感模块及反射光路；所述入射光路包括：光源模块、起偏器、扫描振镜及第一4F系统；所述传感模块包括棱镜、传感膜及流通池，所述流通池用于将待测试样品流过所述传感膜；所述反射光路包括第二4F系统及接收器；所述光源模块发出准直光经过所述起偏器，形成P偏振光，所述P偏振光入射至所述扫描振镜发生反射，反射的P偏振光入射至所述第一4F系统，由所述第一4F系统出射后经所述棱镜耦合，且入射到棱镜表面的传感膜激发SPR现象，所述传感膜将反射P偏振光，反射的P偏振光入射至所述第二4F系统，由所述第二4F系统出射至所述接收器，由所述接收器形成所有传感位点的SPR角谱曲线，并反馈给终端设备，所述终端设备利用所述SPR角谱曲线生成SPR图像。进一步的，所述第一4F系统包含第一透镜与第二透镜，所述扫描振镜反射的P偏振光从所述第一透镜入射并从所述第二透镜射出。进一步的，所述第二4F系统包含第三透镜与第四透镜，且所述传感膜反射的P偏振光从所述第三透镜入射并从所述第四透镜射出。进一步的，所述系统还包括检偏器，所述检偏器位于所述第三透镜与所述第四透镜之间，用于抑制散射过程中产生的S偏振光。进一步的，所述扫描振镜按照预置的步长转动，以改变入射至所述第一4F系统的P偏振光的入射方向，所述入射方向的范围为[-θ，+θ]。进一步的，所述接收器为阵列探测器。进一步的，所述阵列探测器为电子CCD或CMOS探测器或阵列光电探测器。进一步的，所述光源模块为可调波长光源模块。进一步的，所述光源模块包括宽带光源及滤波器；所述宽带光源发射波束之后经过所述滤波器滤波，得到所述准直光并入射所述起偏器；所述宽带光源为相干宽带光源，非相干宽带光源或者部分相干宽带光源，所述滤波器为液晶滤波器、声光滤波器或者由多组滤光片构成的滤波器。进一步的，所述光源模块由至少两个独立的不同波长的光源构成。本专利技术提供一种基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统，该系统包括入射光路、传感模块及反射光路，该入射光路包括光源模块，起偏器、扫描振镜及第一4F系统，该传感模块包括棱镜、传感膜及流通池，该传感膜位于流通池与棱镜之间，该流通池用于将待测试样品流过所述传感膜，所述反射光路包括第二4F系统及接收器。在该系统中，光源模块发出准直光经过起偏器，形成P偏振光，P偏振光入射至扫描振镜发生发射，反射的P偏振光入射至第一4F系统，由第一4F系统出射后经过棱镜耦合，且入射到棱镜表面的传感膜激发SPR现象，该传感膜将发射P偏振光，反射的P偏振光入射至第二4F系统，由第二4F系统出射至接收器，由该接收器形成所有传感位点的SPR角谱曲线，并反馈给终端设备，该终端设备利用所有传感位点的SPR角谱曲线生成SPR图像。相对于现有技术，当扫描振镜进行角度扫描时，入射至第一4F系统的P偏振光将保持平行的入射和出射，无论入射光的角度如何改变，照射到传感膜上形成的光斑位置始终保持不变，且在反射光路中加入第二4F系统，确保了在不同的角度下，接收器的成像位置不发生移动，稳定性好且成像质量高，从而保证扫描过程中SPR激发与探测区域始终相同且不变，能够增加传感膜上的传感区域，且使得传感面具有良好的传感一致性，能够有效实现快速检测，且满足快速检测过程的高灵敏检测的要求。进一步的，上述系统还具有结构简单、体积小等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例中光源模块的结构示意图；图3为不同折射率时的SPR角谱曲线的示意图；图4为本专利技术实施例中SPR信号处理原理图；图5为蛋白相互作用过程中的SPR信号曲线；图6为蛋白相互作用形成的SPR图像的示意图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。由于现有技术中角度调制SPR存在检测速度慢，灵敏度低和稳定性差等技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统，在该系统中设置第一4F系统和第二4F系统，当扫描振镜进行角度扫描时，入射至第一4F系统的P偏振光将保持平行的入射和出射，无论入射光的角度如何改变，照射到传感膜上形成的光斑位置始终保持不变，且在反射光路中加入第二4F系统，确保了在不同的角度下，接收器的成像位置不发生移动，稳定性好且成像质量高，从而保证扫描过程中SPR激发与探测区域始终相同且不变，能够增加传感膜上的传感区域，且使得传感面具有良好的传感一致性，能够有效实现快速检测，且满足快速检测过程的高灵敏检测的要求。进一步的，上述系统还具有结构简单、体积小等优点。请参阅图1，为本专利技术第一实施例中基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统，该系统包括：入射光路、传感模块及反射光路；入射光路包括：光源模块1、起偏器2、扫描振镜3及第一4F系统；其中，第一4F系统包含第一透镜4和第二透镜5；传感模块包括棱镜6、传感膜7及流通池8，传感膜7位于流通池8与棱镜6之间，流通池8用于将待测试样品流过传感膜7；反射光路包括第二4F系统及接收器12；其中，第二4F系统包括第三透镜9和第四透镜11。进一步的，上述的系统还包括检偏器10，检偏器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统，其特征在于，包括入射光路、传感模块及反射光路；所述入射光路包括：光源模块、起偏器、扫描振镜及第一4F系统；所述传感模块包括棱镜、传感膜及流通池，所述流通池用于将待测试样品流过所述传感膜；所述反射光路包括第二4F系统及接收器；所述光源模块发出准直光经过所述起偏器，形成P偏振光，所述P偏振光入射至所述扫描振镜发生反射，反射的P偏振光入射至所述第一4F系统，由所述第一4F系统出射后经所述棱镜耦合，且入射到棱镜表面的传感膜激发SPR现象，所述传感膜将反射P偏振光，反射的P偏振光入射至所述第二4F系统，由所述第二4F系统出射至所述接收器，由所述接收器形成所有传感位点的SPR角谱曲线，并反馈给终端设备，所述终端设备利用所述SPR角谱曲线生成SPR图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于4F系统的新型角度调制SPR成像系统，其特征在于，包括入射光路、传感模块及反射光路；所述入射光路包括：光源模块、起偏器、扫描振镜及第一4F系统；所述传感模块包括棱镜、传感膜及流通池，所述流通池用于将待测试样品流过所述传感膜；所述反射光路包括第二4F系统及接收器；所述光源模块发出准直光经过所述起偏器，形成P偏振光，所述P偏振光入射至所述扫描振镜发生反射，反射的P偏振光入射至所述第一4F系统，由所述第一4F系统出射后经所述棱镜耦合，且入射到棱镜表面的传感膜激发SPR现象，所述传感膜将反射P偏振光，反射的P偏振光入射至所述第二4F系统，由所述第二4F系统出射至所述接收器，由所述接收器形成所有传感位点的SPR角谱曲线，并反馈给终端设备，所述终端设备利用所述SPR角谱曲线生成SPR图像。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一4F系统包含第一透镜与第二透镜，所述扫描振镜反射的P偏振光从所述第一透镜入射并从所述第二透镜射出。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二4F系统包含第三透镜与第四透镜，且所述传感膜反射的P偏振光从...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵永红，曾佑君，蔡志文，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44