光谐振分析设备制造技术

光学分析设备，特别适用于执行光栅耦合表面等离子体激元谐振（ＳＰＲ）成像功能，包括旋转光源，能扫描越过投入到固定目标传感器（例如ＳＰＲ传感器）的入射光的角度范围。例如由ＣＣＤ照相机检测来自照射传感器的反射图像，并且例如由适合的算法处理所述图像和角扫描数据，以提供在所述传感器表面上发生的反应实时分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及光谐振分析系统。特别地，本专利技术涉及用于进行使用照明的光栅耦合表面.等离子体激元谐振成像的一种改进仪器和用于在传感器阵列表面上发生多次反应的实时分析的检测系统。
技术介绍
光栅耦合表面.等离子体激元谐振(GCSPR)的基本工作原理利用了某一波长的光照射金属表面时所产生的表面电荷振动的优点。例如，一般由涂有高反射金属(例如金)薄层(～80纳米)的塑料光栅构成的传感器芯片配置有特殊的结合分子(例如抗体)阵列。当具有适当波长，偏振，入射角的光照射该芯片时，当来自光的能量耦合进该金属电子以激励表面.等离子体激元时，就会产生谐振状态。这样，这谐振状态是一种金属自由电子在金属/电介质界面的传播振荡。在这个例子中，该金属是金薄层，而电介质是含有待分析分子的水溶液，水溶液流过金属表面，与固定不动的结合分子接触。该表面.等离子体激元体含有与界面垂直的视场，视场沿界面传播。等离子体激元视场的最大振幅位于界面上，并在垂直于它的方向按指数衰减。对电介质的穿透度取决于激励光的波长，典型地在100-300纳米范围内。谐振状态由入射光束的反射率的较大下降来显示(当入射光耦合进表面等离子体激元时)。因为来自溶液的分子结合到沉积在金属表面的材料中，沉积材料的反射率改变了，于是引起SPR谐振角的漂移。SPR可用于检测传感器芯片表面上的分子结合反应，因为SPR谐振状态取决于金属/介质界面上的折射率。这样，传感器芯片表面上的分子结合反应引起谐振状态的漂移，可根据实现通路监视它作为通路波长，入射角或强度的漂移。然而，用角度扫描阵列成像来平行地测量许多采样的目前的光栅耦合SPR方法与其他角度扫描光谐振传感器方法(包括Kretchmann SPR成像方法)共有某些缺点。见Kretschmann，Z.Phyzik，241313-24(1971)。与角度扫描阵列SPR相关的许多问题涉及到系统光学和以下情况SPR阵列成像需要相对高程度数字化孔径成像系统，以容纳SPR扫描内包含的照射角范围，但对于在角扫描期间的每次单独曝光或图像帧，光线高度地集中于全孔径瞳孔的一小部分中。用于SPR检测分析的传统透镜设计展示出称作为“步行”或“ROI漂移”的与扫描角有关的图像的缺点，在与扫描角有关的图像中，当扫描照射角(入射角)时，传感器芯片上感兴趣区域(ROI)的图像在检测器表面上移动。在视场的外围区域特别地表现出步行。这种影响是由于依赖孔径角和视场半径两者的高次像差引起的，并当物体面倾斜时更加恶化。这些像差普遍存在于传统的高程度数字化孔径成像系统中，但一般能容忍，仅在所有孔径角都同时存在时，会引起对比度和分辨力损失。然而，在阵列SPR中，它们会引起一个严重的问题，因为必须在传感器芯片仔细定义的位置上进行高精度反射测量作为照射角的函数。对于任何一次曝光仅使用一小部分透镜孔径瞳孔，但是，在角扫描期间，所用的部分移过该孔径，由此，改变检测器上的图像位置。通过移动包括作为扫描角度函数的ROI的检测器像素以致能跟踪ROI图像移动，在某种程度上可以在软件中补偿ROI漂移效应。参见Zizlsperger and Knoll，Progr.Colloid Polym Sci.，109244-253(1998年))。然而，对于步行效应的这种后事件数据处理补偿对首次产生更精确数据是一种不大适合的解决办法。与当前SPR阵列仪器内的孔径瞳孔的上述严重的瞬间未填满相关的另一个问题是由各光表面之间的，特别在透镜元件表面之间的，多次反射引起的“热点”或图像闪耀的现象。虽然，即使使用防反射涂层，这样的多次反射在所有多元折射成像系统中也会引起漫射光和对比度损失，但是该效应一般是无害的。然而，在角扫描SPR成像系统中，在小部分的孔径瞳孔中的光强度的高集中性常常导致漫射光，这漫射光集中在检测器表面的图像区的相对较小区域内。这些集中区是“热点”。然而，当扫描照射角时，热点通常移过该图像。虽然，它们的强度只是检测器上的直接强度强度的非常小的一部分，热点能明显地调制与受到影响的ROI相关的表观反射比倾角。与未受影响的ROI相比，受影响的ROI具有变化相当大的SPR谐振角，由此导致系统中背景噪声的增加。虽然文献中的其他人已经使用了成像，但是它经受与扫描有关的假象(scandependent artifact)，否则已经完全避免了扫描。例如，Zizlsperger和Knoll，infra.，已经描述了角扫描能导致大量“步行”的一种系统，这经过ROI的软件跟踪精巧地处理。Guedon等人已经描述了一种系统，该系统展现较差的成像和大量步行，但经过使用固定角和相对少而较大的ROI进行补偿。参见Guedon等人，Anal.Chem.，726003-6009(2000)和Lyon等人，Review of Scientific Instruments，70(4)2076-2081(1999)。另一种办法是Knoll专利，U.S.Pat.No.5442448的双光栅法线入射成像，虽然这系统引入了额外复杂性。然而，固定角和波长的系统具有非常有限的动态范围，并易受源强度强度波动的影响。例如，即使用软件补偿，没有一种上述技术能够获得足够好的图像，以能在传感器表面上读取标识语或其他小标识符或索引特征，或甚至一个小的ROI。在例如这儿所期望的需要对目标和基准ROI的阵列的谐振角进行检测的系统中，需要较大的动态范围---即，需要检测变化很大的谐振角，该系统必须承担对于展现稳定反应物(immmobilized reactants)的目标ROI与展现裸露金属传感器表面的基准ROI的比较。这样的应用需要使目标ROI和基准ROI的谐振角相减，以补偿影响到两种ROI的系统波动，例如温度，压力，及体折射率的变化。Steiner等人，在Journal of Molecular Structure，509265-273(1999)中，讨论通过倾斜检测器CCD芯片改善SPR图像质量。虽然实现了能纠正对入射SPR成像系统的静态非法线角中发现的简单散焦的目的，它不能完全解决在具有显著动态范围的阵列传感器所需的宽入射角范围上采集图像时的图像“步行”问题。因为Steiner等人的仪器不能连续地进行角扫描，而是仅在单个简单的固定角上采集图像，还未注意到本申请中描述的“剩余步行”。本专利技术是第一个描述和纠正了本
中先前未知的这种不希望的剩余步行效应的。令人惊呀地，本专利技术经过一整套“角扫描补偿成像”技术，已经解决了这些光学问题，这些技术包括检测器(CCD)芯片的适当地倾斜，使ROI漂移最小化的成像光学的特殊优化，改正片，和特殊对准技术。因此，本专利技术针对一种改进的光谐振分析仪，该仪器适合于进行光栅耦合SPR分析，并适用于同时监视传感器表面上含有数百个分立反应区的阵列(例如目标ROI)。如下面描述的，与当前的仪器相比，本专利技术要提供许多优点，当前的仪器(通常)依赖上述Kretschmann型SP分析仪，并且限于可用反应现场的个数以及测量精度和动态范围。另外，已经把本仪器设计成能解决上面描述的、当前在光栅耦合SPR阵列分析领域中存在的许多问题，同样地，代表本领域中显著的进步。
技术实现思路
因此，本专利技术针对在光栅耦合表面.等离子体激元谐振中使用的一种改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学分析仪，包括：　　　　（ａ）框式支架；　　　　（ｂ）安装到所述框式支架上的目标区，被配置成能接收并可靠地将含有反射传感器的流动池约束在基本上稳定的位置上；　　　　（ｃ）光源组件，它含有光源和用于聚焦从所述光源中发射过来的光线的源光学器件，对所述光源组件进行定向以把光束投射到所述反射传感器上，并且将所述光源组件以可旋转的方式安装到所述框式支架上，从而使得准许改变所述光源相对于所述传感器的位置的取向；　　　　（ｄ）用于改变所述光源组件的取向的装置；　　　　（ｅ）用于记录所述光源组件的取向角度变化的装置；　　　　（ｆ）安装到所述框式支架上的检测器组件，被定向成接收从所述传感器反射过来的光线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DH特雷西，JM布洛克曼，KS费拉拉，M申克，R克尔斯坦，SE科恩，G鲍德雷，P涂克斯布瑞，P赫德林顿，E皮科萨，
申请(专利权)人：百艾括尔股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]