调谐长程SPR器件及利用该器件检测折射率的方法技术

本发明专利技术公开一种调谐长程SPR器件及利用该器件检测折射率的方法，该调谐长程SPR器件包括激光器、透镜、棱镜、LRSPR传感芯片、检测介质层、单元光电探测器、可调电压输出装置和数据处理系统；LRSPR传感芯片依次包括制备于棱镜底面上的氧化物导电层、外场调制介质层、缓冲介质层、金属功能层、表面修饰层和样品池；可调电压输出装置由数据处理系统控制；样品池用于盛放检测介质层，且样品池设置于表面修饰层的下表面处，其与样品池之间留有一间隙；检测介质层的液面与表面修饰层的下表面接触。本发明专利技术调谐长程SPR器件结构简单，其通过测量外场的信号可计算出检测介质层折射率的变化，其检测响应速度快，检测动态范围大，提高了传感器的实用性。

Tuning Long Range SPR Device and the Method of Measuring Refractive Index by Using the Device

The invention discloses a tunable long-range SPR device and a method of detecting refractive index by using the device. The tuned long-range SPR device includes laser, lens, prism, LRSPR sensor chip, detection dielectric layer, unit photoelectric detector, adjustable voltage output device and data processing system; LRSPR sensor chip includes oxide conductive layer prepared on prism bottom surface, field modulation medium in turn. The plasma layer, buffer layer, metal functional layer, surface modification layer and sample pool; the adjustable voltage output device is controlled by data processing system; the sample pool is used to hold the detection medium layer, and the sample pool is located at the lower surface of the surface modification layer, leaving a gap between the sample pool and the sample pool; the liquid level of the detection medium layer contacts the lower surface of the surface modification layer. The tunable long-range SPR device of the invention has simple structure, and can calculate the change of refractive index of the medium layer by measuring the signal of the external field. The detection response speed is fast, the detection dynamic range is large, and the practicability of the sensor is improved.

【技术实现步骤摘要】
调谐长程SPR器件及利用该器件检测折射率的方法
本专利技术涉及传感器及传感器
，尤其涉及一种调谐长程SPR器件及利用该器件检测折射率的方法。
技术介绍
表面等离子SP是沿着金属和电介质间界面传播的由金属表面电荷的集体振荡形成的振动模式；表面等离子波SPW存在于两种介电常数符号相反(一般为金属与电介质)的介质界面上，并沿金属表面传播。当金属两侧介质层(即缓冲介质层和检测介质层)的折射率相同而且金属薄膜厚度很小时发生，这种情况下金属薄膜上下两介质表面同时产生的SPW产生交叠简并形成驻波，导致SPW分成对称和不对称两种模式，其中对称模式由于传播过程中的衰减小于不对称模式,因而称为长程表面等离子LRSP结构。长程表面等离子LRSP结构中，通过耦合器(比如棱镜、光栅和波导等)的光束中垂直于介质表面的波矢分量(TM模式)可以激发金属表面电子振荡形成倏逝波，当光束平行于介质界面的波矢分量与SPW的传播常数匹配时，当光束满足一定波长和入射角度条件时，光束能量耦合进入SPW的能量比例最大，此时反射光能量最弱，形成长程表面等离子共振LRSPR，产生LRSPR的光波入射角度称为共振角度，同时在反射光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.调谐长程SPR器件，其特征在于，其包括激光器、透镜、棱镜、LRSPR传感芯片、检测介质层、单元光电探测器、可调电压输出装置和数据处理系统；LRSPR传感芯片依次包括制备于棱镜底面上的氧化物导电层、外场调制介质层、缓冲介质层、金属功能层、表面修饰层和样品池；可调电压输出装置由数据处理系统控制；样品池用于盛放检测介质层，且样品池设置于表面修饰层的下表面处，其与样品池之间留有一间隙；检测介质层的液面与表面修饰层的下表面接触。

【技术特征摘要】
1.调谐长程SPR器件，其特征在于，其包括激光器、透镜、棱镜、LRSPR传感芯片、检测介质层、单元光电探测器、可调电压输出装置和数据处理系统；LRSPR传感芯片依次包括制备于棱镜底面上的氧化物导电层、外场调制介质层、缓冲介质层、金属功能层、表面修饰层和样品池；可调电压输出装置由数据处理系统控制；样品池用于盛放检测介质层，且样品池设置于表面修饰层的下表面处，其与样品池之间留有一间隙；检测介质层的液面与表面修饰层的下表面接触。2.如权利要求1所述的调谐长程SPR器件，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。3.如权利要求2所述的调谐长程SPR器件，其特征在于，外场调制介质层采用具有电光效应的高分子材料制成，其厚度为1000nm；缓冲介质层采用氟化镁制成，其厚度为2000nm；金属功能层的厚度为20nm；表面修饰层为11-巯基十一酸的单分子自组装层SAM，其厚度为10nm；样品池采用聚二甲基硅氧烷制成。4.如权利要求3所述的调谐长程SPR器件，其特征在于，棱镜、外场调制介质层、缓冲介质层、金属功能层、表面修饰层、检测介质层均采用长程表面等离子共振LRSPR结构。5.如权利要求4所述的调谐长程SPR器件，其特征在于，调谐长程SPR器件进一步设有偏振片。6.利用如权利要求1-5中任一项所述的调谐长程SPR器件检测折射率的方法，其特征在于，其包括如下步骤：(S01)测量开始前，调节LRSPR传感芯片直到入射角度为LRSPR共振角度，形成LRSPR结构，单元光电探测器接收从LRSPR结构反射的光束；(S02)标定步骤：在LRSPR传感芯片中的样...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪之又，刘辉，
申请(专利权)人：长沙学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43