一种波长型SPR传感系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种波长型SPR传感系统及方法，该系统通过入射光路对各路初始光信号依次进行滤波、偏振处理，以对应获得两路不同预设波长的入射光信号。其中，通过波分复用的方式实现滤波处理过程和偏振处理过程之间的光信号传输。两路入射光信号经SPR传感模块对应获得两路反射光信号，并由反射光路获取光谱图像后发送至接收终端，以使接收终端根据光谱图像分析得到光谱曲线，以及根据光谱曲线获取待测样品的共振波长。本申请通过上述系统和方法，将每个扫描周期所需波长的扫描次数降低至2次，进一步减少成像所需时间，大幅度提高了波长型SPRi传感技术的监测速度，并且避免采用昂贵的分光扫描器件，有利于降低设备成本。有利于降低设备成本。有利于降低设备成本。

【技术实现步骤摘要】
一种波长型SPR传感系统及方法


[0001]本专利技术涉及光学传感成像
，尤其涉及一种波长型SPR传感系统及方法。

技术介绍

[0002]SPR(Surfaceplasmonresonanc，表面等离子共振)传感技术作为一种光学检测手段，通过结合成像技术(SPRimaging，SPRi)能够实现同时对多种样品的同时检测，与传统的色谱技术相比，SPRi具有耗样少、检测速度快等优势。尤其是SPRi传感技术能够对多个位点进行并行检测，目前最高已经实现了上千个样品的同时分析。其中，波长型SPR传感技术具有大动态范围、高灵敏度的性能，并且能够对不同样品灵活选取最佳激发波长，对成像检测具有独特优势，相比其他SPR传感技术(强度型、角度型和相位型)，该技术最适合应用于成像检测。
[0003]对入射光波长进行扫描，同时采用面阵探测器对传感面进行成像，能够直接获得传感面图像，从而避免对传感面进行点扫描、线扫描，从而为提高监测速度提供了可能。限制该技术监测速度的主要原因是，由于波长扫描器件具有响应时间，而为了防止样品发生变化是因为其共振波长超出扫描范围，通常需要将扫描范围设置很宽，这样每个扫描周期的点数就会增加，从而降低了监测速度。为了提高监测速度，目前已经存在一种五点扫描法，将每个周期的波长扫描次数降低至5次，并结合单色仪对入射波长进行扫描，利用CCD对传感面进行2D成像，该技术将成像时间缩短至10s。但随着对检测系统的要求不断提升，现有方案的监测速度已经无法满足需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种波长型SPR传感系统及方法，以解决目前的SPR传感方案无法满足监测速度需求的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种波长型SPR传感系统，包括：
[0007]入射光路，用于提供两路交替的初始光信号，并对各路所述初始光信号依次进行滤波、偏振处理，以对应获得两路不同预设波长的入射光信号，其中，通过波分复用的方式实现滤波处理过程和偏振处理过程之间的光信号传输；
[0008]放置有待测样品的SPR传感模块，所述SPR传感模块的入射端设置于所述入射光路的出射端处，用于根据各路所述入射光信号产生等离子体共振，以对应获得两路反射光信号；
[0009]反射光路，所述反射光路的入射端设置于所述SPR传感模块的出射端处，用于接收所述反射光信号，并根据每路所述反射光信号获得对应所述预设波长下的光谱图像；以及
[0010]接收终端，所述接收终端与所述反射光路通信连接，用于获取每路所述反射光信号对应的所述光谱图像，根据每个所述光谱图像获得SPR传感面上任意点位的光谱曲线，以及根据所述光谱曲线获取所述待测样品的共振波长。
[0011]进一步的，所述入射光路包括：
[0012]交替点亮的两个光源，用于提供交替的两路初始光信号；
[0013]滤波单元，所述滤波单元的入射端设置于所述光源的出射端处，用于分别将每路初始光信号进行滤波处理，以对应获得两路不同所述预设波长的滤波光信号；
[0014]波分复用光纤，所述波分复用光纤的入射端与所述滤波单元的出射端连接；以及
[0015]偏振单元，所述偏振单元的入射端与所述波分复用光纤的出射端连接，所述偏振单元的出射端设置于所述SPR传感模块的入射端处，所述偏振单元用于将各路所述滤波光信号进行偏振处理，以对应获得两路所述入射光信号。
[0016]进一步的，所述入射光路还包括准直缩束单元，所述准直缩束单元设置于所述波分复用光纤的出射端以及所述偏振单元的入射端之间，用于对各路所述滤波光信号进行准直缩束处理。
[0017]进一步的，所述SPR传感模块包括：耦合棱镜、传感芯片以及流通池；
[0018]所述耦合棱镜的入射端设置于所述入射光路的出射端处，所述耦合棱镜的出射端设置于所述反射光路的入射端处；所述传感芯片设置于所述耦合棱镜的反射面上，所述流通池设置于所述传感芯片上；
[0019]所述流通池用于放置所述待测样品并使所述待测样品通过所述传感芯片，所述传感芯片用于配合所述耦合棱镜，与所述入射光信号产生等离子体共振，以形成对应的所述反射光信号。
[0020]进一步的，所述反射光路包括：
[0021]检偏器，所述检偏器的入射端设置于所述SPR传感模块的出射端处，用于对所述反射光信号进行过滤；
[0022]成像透镜单元，所述成像透镜单元的入射端设置于所述检偏器的出射端处，用于汇聚所述反射光信号，以形成所述光谱图像；以及
[0023]面阵探测器，所述面阵探测器设置于所述成像透镜单元的出射端处，并与所述接收终端通信连接，用于记录所述光谱图像。
[0024]进一步的，所述准直缩束单元包括准直透镜、第一缩束透镜、第一孔径光阑以及第二缩束透镜；
[0025]所述准直透镜的入射端设置于所述波分复用光纤的出射端处，所述准直透镜的出射端设置于所述第一缩束透镜的入射端处，所述第一孔径光阑设置于所述第一缩束透镜的出射端以及所述第二缩束透镜的入射端之间，所述第二缩束透镜的出射端设置于所述偏振单元的入射端处。
[0026]一种波长型SPR传感方法，包括步骤：
[0027]提供两路交替的初始光信号，并对各路所述初始光信号依次进行滤波、偏振处理，以对应获得两路不同预设波长的入射光信号，其中，通过波分复用的方式实现滤波处理过程和偏振处理过程之间的光信号传输；
[0028]将各路所述入射光信号通过放置有待测样品的SPR传感模块产生等离子体共振，以对应获得两路反射光信号；
[0029]根据每路所述反射光信号获得对应所述预设波长下的光谱图像；
[0030]根据每个所述光谱图像获得SPR传感面上任意点位的光谱曲线；
[0031]根据所述光谱曲线获取所述待测样品的共振波长。
[0032]进一步的，所述提供两路交替的初始光信号，并对各路所述初始光信号依次进行滤波、偏振处理，以对应获得两路不同预设波长的入射光信号的步骤包括：
[0033]提供两个独立的光源并交替点亮，以获得交替的两路初始光信号；
[0034]分别将每路初始光信号进行滤波处理，以对应获得两路不同所述预设波长的滤波光信号；
[0035]通过波分复用的方式传输各路所述滤波光信号；
[0036]将各路所述滤波光信号进行偏振处理，以对应获得两路所述入射光信号。
[0037]进一步的，所述将各路所述滤波光信号进行偏振处理，以对应获得两路所述入射光信号的步骤之前包括：
[0038]对各路所述滤波光信号进行准直缩束处理。
[0039]进一步的，通过以下公式获得所述光谱曲线R(λ)：
[0040][0041]其中，λ为所述入射光信号对应的所述预设波长，R0为光源光强，A为曲线深度，W为曲线宽度，D为曲线对称性，λ0为共振波长；
[0042]所述根据所述光谱曲线获取所述待测样品的共振波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波长型SPR传感系统，其特征在于，包括：入射光路，用于提供两路交替的初始光信号，并对各路所述初始光信号依次进行滤波、偏振处理，以对应获得两路不同预设波长的入射光信号，其中，通过波分复用的方式实现滤波处理过程和偏振处理过程之间的光信号传输；放置有待测样品的SPR传感模块，所述SPR传感模块的入射端设置于所述入射光路的出射端处，用于根据各路所述入射光信号产生等离子体共振，以对应获得两路反射光信号；反射光路，所述反射光路的入射端设置于所述SPR传感模块的出射端处，用于接收所述反射光信号，并根据每路所述反射光信号获得对应所述预设波长下的光谱图像；以及接收终端，所述接收终端与所述反射光路通信连接，用于获取每路所述反射光信号对应的所述光谱图像，根据每个所述光谱图像获得SPR传感面上任意点位的光谱曲线，以及根据所述光谱曲线获取所述待测样品的共振波长。2.根据权利要求1所述的波长型SPR传感系统，其特征在于，所述入射光路包括：交替点亮的两个光源，用于提供交替的两路初始光信号；滤波单元，所述滤波单元的入射端设置于所述光源的出射端处，用于分别将每路初始光信号进行滤波处理，以对应获得两路不同所述预设波长的滤波光信号；波分复用光纤，所述波分复用光纤的入射端与所述滤波单元的出射端连接；以及偏振单元，所述偏振单元的入射端与所述波分复用光纤的出射端连接，所述偏振单元的出射端设置于所述SPR传感模块的入射端处，所述偏振单元用于将各路所述滤波光信号进行偏振处理，以对应获得两路所述入射光信号。3.根据权利要求2所述的波长型SPR传感系统，其特征在于，所述入射光路还包括准直缩束单元，所述准直缩束单元设置于所述波分复用光纤的出射端以及所述偏振单元的入射端之间，用于对各路所述滤波光信号进行准直缩束处理。4.根据权利要求1所述的波长型SPR传感系统，其特征在于，所述SPR传感模块包括：耦合棱镜、传感芯片以及流通池；所述耦合棱镜的入射端设置于所述入射光路的出射端处，所述耦合棱镜的出射端设置于所述反射光路的入射端处；所述传感芯片设置于所述耦合棱镜的反射面上，所述流通池设置于所述传感芯片上；所述流通池用于放置所述待测样品并使所述待测样品通过所述传感芯片，所述传感芯片用于配合所述耦合棱镜，与所述入射光信号产生等离子体共振，以形成对应的所述反射光信号。5.根据权利要求1所述的波长型SPR传感系统，其特征在于，所述反射光路包括：检偏器，所述检偏器的入射端设置于所述SPR传感模块的出射端处，用于对所述反射光信号进行过滤；成像透镜单元，所述成像透镜单元的入射端设置于所述检偏器的出射端处，用于汇聚所述反射光信号，以形成所述光谱图像；以及面阵探测器，所述面阵探测器设置于所述成像透镜单元的出射端处，并与所述接收终端通信连接，用于记录所述光谱图像。6.根据权利要求3所述的波长型SPR传感系统，其特征在于，所述准直缩束单元包括准直透镜、第一缩束透...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾佑君，聂兆刚，开东运，张芳腾，刘关玉，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：