用于执行表面等离子共振测量的方法和装置制造方法及图纸

用于执行表面等离子共振测量的方法，其中：　　　　由电磁辐射源（２）产生电磁辐射束（１），　　　　　所述电磁辐射束（１）被导向穿过棱镜（３）以入射角（α１；α２）入射到材料层（５），该材料层（５）至少部分覆盖棱镜（３）的平面表面（４），　　　　引发共振现象，　　　　表面（４）产生反射电磁辐射束（６）并将该辐射束引导穿过棱镜（３）并进一步到达用于检测该反射电磁辐射束（６）的强度水平的检测器（７），　　　　以及测量由表面共振现象所致的反射电磁辐射束（６）的强度变化，　　　　其特征在于，　　　　使用反射镜（８）将所述反射电磁辐射束（６）反射到检测器（７）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1前序部分的用于执行表面等离子共振测量的方法，并涉及根据权利要求11前序部分的用于执行表面等离子共振测量的装置。
技术介绍
表面等离子是沿金属表面传播的特殊类型电磁波(H.Raether，“Surface plasmons on smooth and rough surface and on gratings”，Springer-Verlag ISBN 3-540-1760-3，Berlin，1998)。如果p偏振准直光束在涂敷了薄金属薄膜的玻璃衬底(例如棱镜)表面(所谓的Kretschmann配置)上发生全反射，则可实现表面等离子的光学激发。为了使之成为可能，光子的动量应与该金属薄膜相对立表面上的表面等离子相匹配。这发生于光线以临界角入射的特定波长。观察到的现象为，当入射角(玻璃衬底表面和光线之间的夹角)改变时，反射光的强度出现明显最小值。发生该强度骤降的角度或波长决定性地取决于该金属薄膜顶部上的表面层的性能，因此该现象可用于监视由于例如特定化学或生物反应或该表面紧密相邻区域内某些物质浓度改变所致的该表面层的变化。图1示出了用于表面等离子共振测量的配置的原理。图1中，由电磁辐射源2(例如激光器)产生的电磁辐射束1(例如激光束)与表面4成一入射角(α1；α2)穿过对所述入射是透明的部件3(半圆形棱镜3)，入射到棱镜3表面4上的金属薄膜5。电磁辐射束1在棱镜3表面4上被反射。当电磁辐射束1在棱镜3的表面4上被反射时，表面4产生反射电磁辐射束6，该反射电磁辐射束6与表面4成一反射角(α1；α2)(与入射角(α1；α2)大小相同)反射穿过棱镜3并进一步反射到用于检测该反射电磁辐射束6强度的检测器7。由在表面4发生全内反射(TIR)的电磁辐射在材料层5的对立表面上激发表面等离子。材料层5和可能的附加层位于与TIR相关的渐逝场的影响区域内。与上述配置相关的一个问题为，如果棱镜3及其表面4和材料层5相对于电磁辐射源2旋转了β角时，用于收集反射电磁辐射束的检测器7相对于表面4应旋转γ角，其中γ角为棱镜3自身旋转角β的两倍。换而言之，当棱镜3旋转β角时，棱镜3的表面4也旋转了β角，使得电磁辐射束1与表面4及材料层5之间的旧入射角α1转变为电磁辐射束1与表面4之间的新入射角α2，相应地反射电磁辐射束6与表面4之间的旧反射角α1也转变为反射电磁辐射束6与表面4之间的新反射角α2。这导致了电磁辐射束1与反射电磁辐射束6之间夹角的变化(未用附图标记示出)。为了收集由源2产生的并被表面4反射成电磁辐射束6的电磁辐射束1，检测器7因此需要旋转γ角，其中γ角为图1所示配置中棱镜自身旋转角β的两倍。在图1的示例中，这意味着如果棱镜围绕旋转轴12逆时针旋转20度(电磁辐射源不旋转)，来自源4的电磁辐射束1以一入射角进入棱镜并到达表面4上的材料层5，其中该入射角和未旋转状态相比顺时针旋转了20度，导致反射束以与未旋转状态相比逆时针旋转了40度的反射角从棱镜出射。在图1的示例中，新入射角α2比旧入射角α1小20度，相应地新反射角α2比旧反射角α1小20度。新入射角α2与新反射角α2之间的夹角因此比旧入射角α1与旧反射角1之间的夹角大40度。这就是检测器相对于源1需要旋转40度(为棱镜3的旋转角度的两倍)的原因。该问题的一个解决方法为采用如下的旋转配置，即，源旋转一角度时使检测器7旋转一角度，该角度为源4旋转角度的两倍。该解决方法机械复杂。
技术实现思路
因此本专利技术的目标是提供用于执行表面等离子共振测量的方法和装置以解决上述问题。通过用于执行表面等离子共振测量的方法和装置实现本专利技术的目标，该方法和装置的特征在独立权利要求1和11中得到陈述。本专利技术的优选实施例在从属权利要求中被公开。本专利技术是基于这样的思想，即，使用反射镜将反射电磁辐射束反射到检测器，换而言之，使用反射镜将反射电磁辐射束导向检测器。在一种配置中，其中该棱镜为具有平面表面的半圆形棱镜，该平面表面具有材料层并具有纵向中线，该电磁辐射束被导向垂直于所述纵向中线，且其中该反射镜为与所述平面表面成平面平行关系的平面反射镜，反射电磁辐射束穿过该棱镜之后，入射到该反射镜并被反射到平行于主方向-即电磁辐射源所产生的电磁辐射束方向的方向。备选地，该反射镜和该棱镜表面可能不平行。在这种实施例中，电磁辐射源所产生的电磁辐射束以及由反射镜产生(反射)的反射电磁辐射束将不平行。此外，由反射镜产生(反射)的反射电磁辐射束将被导向到一方向(角度)，该方向(角度)依赖于由电磁辐射源产生的电磁辐射束的入射角。这意味着，取决于由电磁辐射源产生的电磁辐射束的入射角，由反射镜产生(反射)的反射电磁辐射束将被导向特定方向(角度)。当棱镜与反射镜一起相对于电磁辐射源及检测器旋转以实现表面等离子共振现象时，由电磁辐射源产生的电磁辐射束的入射角(图1和2中的α1、α2)将随着旋转而改变，由反射镜产生(反射)的反射电磁辐射束的方向(图1和2中的α3、α4)也将随旋转而改变。然而，为了实现表面等离子共振现象的旋转(图1和2中的β角)通常非常小，例如10度。因此容易地相对于检测器设置该反射镜，使得对于适用于表面等离子测量的特定角度范围内的所有角度的辐射束从棱镜表面通过反射镜被导向到检测器。该棱镜和反射镜可永久固定在一起，一方面在电磁辐射源(例如激光器)前旋转，另一方面在检测器前旋转。备选地，电磁辐射源和检测器可永久固定在一起，相对棱镜和反射镜旋转。本专利技术的优点为，能够以机械简单的方式将反射电磁辐射束导向检测器。该反射镜例如可布置成与棱镜上的材料层成固定关系。附图说明在下文中，将参考附图并结合优选实施例更加详细地描述本专利技术，附图中图1示出了无反射镜的装置的原理；图2示出了本专利技术的原理；图3示出了用于检测样品中是否存在分析物的设备；以及图4示出了具有生物分子的材料层的示意性表示。专利技术详述本专利技术涉及用于执行表面等离子共振测量的方法。在该方法中，由电磁辐射源2产生电磁辐射束1。电磁辐射束1被导向穿过棱镜3以入射角(α1；α2)入射到材料层5。材料层5至少部分覆盖棱镜3的平面表面4。在材料层5内引发表面共振现象。反射电磁辐射束6被平面表面4反射，并以反射角(α1；α2)穿过棱镜3且进一步入射到用于检测反射电磁辐射束6强度水平的检测器7。测量由该表面共振现象所致的反射电磁辐射束6的强度变化。入射角(α1；α2)与反射角(α1；α2)大小相等。在用于执行表面等离子共振测量的方法中，使用反射镜8将反射电磁辐射束6反射到检测器7。图2中使用了平面反射镜8，该平面反射镜8布置成与平面表面4成平面平行关系。这导致反射电磁辐射束6以第二入射角(α3；α4)入射到平面反射镜8，该第二入射角等于反射角(α1；α2)，并导致平面反射镜8以第二反射角(α3；α4)反射该反射电磁辐射束6，该第二反射角等于第二入射角(α3；α4)。在图2中，由电磁辐射源2产生电磁辐射束1，反射电磁辐射束6因此被反射镜8平行地反射。备选地，平面反射镜8可与平面表面4成非平行的倾斜关系。在本实施例中，反射镜8相对于平面表面4被布置成使得反射电磁辐射束6被导向检测器7。反射镜8相对于平面表面4优选地被布置成使得某一角度范围内的反射电磁辐射束6被导向检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：J·萨多夫斯基，
申请(专利权)人：比恩诺尔股份公司，
类型：发明
国别省市：