一种表面等离子共振耦合光学元件制造技术

本发明专利技术涉及一种表面等离子共振耦合光学元件，其特征在于：它包括一直角棱镜，所述直角棱镜上的一个侧面为矩形且垂直于底面，与垂直的矩形侧面相对的侧面为斜面，该斜面与所述底面成一角度，所述直角棱镜上剩下的两个侧面相互平行；所述矩形侧面的外表面设置有传感膜和反射涂层之一，与此相对应，与所述矩形侧面垂直的底面的外表面设置有所述反射涂层和传感膜之一。本发明专利技术加工装配简易，可以广泛用在微量高通分析中的角度扫描的表面等离子共振光谱系统以及表面等离子共振成像系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种表面等离子共振成像分析仪，特别是关于一种表面等离子共振耦合光学元件。
技术介绍
表面等离子共振成像技术(Surface Plasmon Resonance Imaging, SPRI)是由一种 表面敏感型光学检测技术。表面等离子共振成像技术在具备表面等离子共振光谱技术 (Surface Plasmon Resonance, SPR)实时、高灵敏度、免标记优点的同时，又克服了表面 等离子共振光谱技术单一通道的缺点，凭借成像手段可以同时监测传感膜表面各处的信 号变化。表面等离子共振成像技术与生物芯片技术相结合，将传感膜表面修饰不同探针 分子阵列，实现对待测样品中的目标物进行高通量的检测或筛选。近年随着基因组学、 蛋白质组学等各种生物分子组学的深入研究，表面等离子共振成像技术越来越受到科学 家的重视，被认为是一种很有潜力的高通量生化分析方法。 如图1所示，目前的表面等离子共振成像分析仪器大多是基于克莱舒曼 (Kretschmann)结构来激发表面等离子共振。克莱舒曼(Kretschmann)结构中用到等腰棱镜 1，其中金膜设置在等腰棱镜1的底面，光发射元件2位于等腰棱镜1的第一腰面一侧， 从光发射元件2出射的平行光从等腰棱镜1的第一腰面射入棱镜，在底面上发生全反射并 从第二腰面射出等腰棱镜l。光学检测元件3位于等腰棱镜1第二腰面一侧，光发射元件 2与光学检测元件3的光轴相交于等腰棱镜1的底面的中心点处。进行入射角扫描时，光 学检测元件3与光发射元件2同时绕等腰棱镜1的底面中心点相互反向转动。然而光发 射元件2与光学检测元件3的联动不但会增加系统加工及装配难度，还会降低系统的稳定 性。 如图2所示，中国申请专利自适应表面等离子体波气体折射率传感元件(专 利申请号01134380.X)中描述了一种自适应角度扫描的SPR共振单元，由等腰三棱镜4 和屋脊棱镜5组合成表面等离子共振单元，其中金膜设置在等腰三棱镜4的底面6，屋脊 棱镜5的斜面通过折射率匹配介质贴于等腰三棱镜4的一等腰面。入射光从等腰三棱镜 4的一等腰面7进入等腰三棱镜4，并在等腰三棱镜4的底面6发生全反射，然后依次经 过屋脊棱镜5两直角面反射后再经等腰三棱镜4的底面6全反射最后透出等腰三棱镜4， 光线在棱镜内部经过相邻两直角面的反射后，出射光与入射光反向平行。然而该结构单 元的缺点是其中用到两个棱镜的组合，这样就要求两个棱镜均具有较高的光学加工和装 配精度。 如图3所示，中国申请专利双通道自适应型表面等离子共振折射率光学元 件(专利申请号200710053284.0)中所述的双通道自适应表面等离子共振光学单元， 由一个小等腰直角三棱镜8与一个大等腰直角三棱镜9的直角面通过折射率油相贴组合而 成，组合后两直角棱镜的斜面相互平行。金膜设置在两直角棱镜的斜面上，入射光从小 等腰直角三棱镜外侧的直角面IO进入棱镜，再依次被小等腰直角三棱镜和大等腰直角三棱镜的斜面全反射后，从大等腰直角三棱镜的直角面ll射出棱镜，且出射光方向与入射 光平行。但是本光学元件需要两个棱镜的组合使用，因此对两个棱镜的加工和装配都需 要较高的精度。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种易于加工和装配，可以提高表面等离 子共振成像系统稳定性的表面等离子共振耦合光学元件。 为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案 一种表面等离子共振耦合光学元 件，其特征在于它包括一直角棱镜，所述直角棱镜上的一个侧面为矩形且垂直于底 面，与垂直的矩形侧面相对的侧面为斜面，该斜面与所述底面成一角度，所述直角棱镜 上剩下的两个侧面相互平行；所述矩形侧面的外表面设置有传感膜和反射涂层之一，与 此相对应，与所述矩形侧面垂直的底面外表面上设置有所述反射涂层和传感膜之一。 所述传感膜通过一透明基片设置在所述直角棱镜的外表面，所述传感膜设置在 所述透明基片的外表面上。 所述直角棱镜与所述透明基片之间设置有与所述透明基片和直角棱镜的折射率 相同的折射率匹配介质。 所述透明基片由硼硅酸盐光学玻璃、聚碳酸酯和光学聚合物之一制成。 所述折射率匹配介质为松柏油和有机硅凝胶之一 所述斜面上设置有增透膜。 所述直角棱镜的形状为直四棱台，所述直角棱镜由硼硅酸盐光学玻璃、聚碳酸 酯和光学聚合物之一制成。 所述直角棱镜的形状为直四棱锥形，所述直角棱镜由硼硅酸盐光学玻璃、聚碳 酸酯和光学聚合物之一制成。 本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本专利技术由于采用了一直角 棱镜，直角棱镜上的一个侧面为矩形且垂直于底面，矩形侧面设置有一带有传感膜的透 明基片和反射涂层之一，与此相对应，与矩形侧面垂直的底面上设置有反射涂层和带有 传感膜的透明基片之一，因此当入射光从斜面入射后必然会从斜面射出，并与入射光线 平行，从而只需要在应用时将入射光部件与反射光接收部件设置在直角棱镜上斜面的同 一侧，光接收部件始终能够接收到出射光，进而减少了外围传动机械结构引起的机械误 差，提高了角度扫描精度，提高了系统稳定性。2、本专利技术由于仅采用一直角棱镜，形状 可以为直四棱台，也可以为一直四棱锥形，因此简化了传统等腰棱镜的克莱舒曼结构所 需的复杂角度联动机构，因此加工和装配方便。3、本专利技术由于在直角棱镜与透明基片之 间设置有与透明基片和直角棱镜的折射率相同的介质，因此便于透明基片和直角棱镜进 行物理分离，方便更换传感膜。本专利技术加工装配简易，可以广泛用在微量高通分析中的 角度扫描的表面等离子共振光谱系统以及表面等离子共振成像系统。附图说明 图1是克莱舒曼结构的表面等离子成像示意图 图2是自适应表面等离子体波气体折射率传感元件结构示意图 图3是双通道自适应型表面等离子共振折射率光学元件结构示意图 图4是本专利技术的直角棱镜为直四棱台时的结构示意图 图5是本专利技术的直角棱镜为直四棱锥形时的结构示意图 图6本专利技术的设置透明基片的直四棱台形状的直角棱镜结构示意图 图7是本专利技术使用状态示意图具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。 本专利技术包括一直角棱镜12，直角棱镜12的形状为一直四棱台(如图4所示)或 一直四棱锥形(如图5所示)。如图4所示，直四棱台形状的直角棱镜12的一个侧面为 矩形且垂直于上、下底面，与垂直的矩形侧面相对的侧面为斜面，该斜面与上、下底面 成一定角度，剩下的两个侧面为相互平行的直角梯形，面积较大的底面为上底面，面积 较小的底面为下底面。其中，定义直角棱镜的上底面为第一直角面ABCD，直角棱镜12 的矩形侧面为第二直角面CDEF，第一直角面ABCD与第二直角面CDEF相互垂直，斜面 ABGH与第一直角面ABCD所成的锐角夹角为底角a 。如图5所示，直四棱锥形形状的 直角棱镜12的一个侧面为矩形且垂直于上底面，与垂直的矩形侧面相对的侧面为斜面， 该斜面与上、下底面成一定角度，剩下的两个侧面为相互平行的直角三角形，上底面为 第一直角面A' B' C' D'，直角棱镜12的矩形侧面为第二直角面C' D' E' F'，第 一直角面A' B' C' D'与第二直角面C' D' E' F'相互垂直，斜面A' B' E' F' 与第一直角面A' B' C' D'所成的锐角夹角为底角a'。 下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面等离子共振耦合光学元件，其特征在于：它包括一直角棱镜，所述直角棱镜上的一个侧面为矩形且垂直于底面，与垂直的矩形侧面相对的侧面为斜面，该斜面与所述底面成一角度，所述直角棱镜上剩下的两个侧面相互平行；所述矩形侧面的外表面设置有传感膜和反射涂层之一，与此相对应，与所述矩形侧面垂直的底面外表面上设置有所述反射涂层和传感膜之一。

【技术特征摘要】
一种表面等离子共振耦合光学元件，其特征在于它包括一直角棱镜，所述直角棱镜上的一个侧面为矩形且垂直于底面，与垂直的矩形侧面相对的侧面为斜面，该斜面与所述底面成一角度，所述直角棱镜上剩下的两个侧面相互平行；所述矩形侧面的外表面设置有传感膜和反射涂层之一，与此相对应，与所述矩形侧面垂直的底面外表面上设置有所述反射涂层和传感膜之一。2. 如权利要求1所述的一种表面等离子共振耦合光学元件，其特征在于所述传感 膜通过一透明基片设置在所述直角棱镜的外表面，所述传感膜设置在所述透明基片的外 表面上。3. 如权利要求2所述的一种表面等离子共振耦合光学元件，其特征在于所述直角 棱镜与所述透明基片之间设置有与所述透明基片和直角棱镜的折射率相同的折射率匹配 介质。4. 如权利要求3所述的一种表面等离子共振耦合光学元件，其特征在于所述透明 基片由硼硅酸盐光学玻璃、聚碳酸酯和光学聚合物之一制成。5. 如权利要求3所述的一种表面等离子共振耦合光学元件，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈义，张轶鸣，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[]