一种剪式液芯耦合表面等离子体共振成像分析仪制造技术

本发明专利技术公开了一种剪式液芯耦合表面等离子体共振成像分析仪，由液芯耦合表面等离子体共振单元、表面等离子体共振成像光激发臂、表面等离子体共振成像光检测臂、剪式两臂联动角度扫描机构、电气控制系统和上位机组成。本发明专利技术在工作时，传感芯片位置固定，只需联动旋转表面等离子体共振成像光激发臂和表面等离子体共振成像光检测臂，即可实现光激发角度的扫描，能够保证激发光线与入射光学窗口、反射光线与出射光学窗口始终保持垂直，从而克服了之前仪器表面等离子体共振激发光斑位置偏移的缺点，并且具有无需进行激发光角度校正、无需使用粘结油、减少多界面反射干扰等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种剪式液芯耦合表面等离子体共振成像分析仪
本专利技术属于测试仪器
，特别涉及一种表面等离子体共振成像分析仪。
技术介绍
表面等离子体共振是一种免标记、原位实时的界面分析技术。表面等离子体共振的发生条件随传感膜-介质界面上样品折射率的变化而改变。因此通过表面等离子体共振分析，可获得传感膜表面样品的折射率及厚度信息，可对传感膜表面的物理与化学反应进行监测与分析，如果将靶分子键合在传感膜表面，则可进行特异性分子相互作用分析。基于表面等离子体共振技术已经发展了表面等离子体共振及表面等离子体共振成像两类分析系统，均已广泛应用于化学、生物、医学、物理、材料等领域。尤其是表面等离子体共振成像，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，能够对待测样品中的目标物实现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，表面等离子体共振成像越来越受到重视，被认为是一种很有潜力的高通量生化分析方法。目前的表面等离子体共振及表面等离子体共振成像系统大多是基于克莱舒曼(Kretschmann)结构来激发表面等离子体共振,其总体结构示意图如图1所示。克莱舒曼(Kretschmann)结构一般基于一等腰棱镜1，传感膜2设置在等腰棱镜I的底面3上,光激发兀件4位于等腰棱镜I的第一腰面5 —侧,从光激发兀件4出射的激发光6从等腰棱镜I的第一腰面5射入棱镜1，在底面3上发生全反射，反射光7从第二腰面8射出等腰棱镜1，由位于等腰棱镜I的第二腰面8 —侧的光检测元件9检测。光激发元件4与光检测元件9的光轴相交于等腰棱镜I的底面3的中心点处。当进行光激发角度扫描时，光激发元件4与光检测元件9同时绕等腰棱镜I的底面3的中心点进行相对或相反的转动。这种基于棱镜的表面等离子体共振及表面等离子体共振成像系统存在一些缺点:1.棱镜的形状固定，激发光线不能始终与棱镜的入射面垂直，同样反射光线也不能始终与棱镜的出射面垂直，当光激发角度改变时，由于光折射效应，激发光斑位置会发生偏移，引起光分布发生变化，从而影响分析效果；而且还会带来光激发角度的校正问题。2.为了降低成本、方便使用，传感膜多制备于基片上，再通过粘结油贴于棱镜的底面上，粘结油的操作容易产生气泡，从而影响成像质量和分析效果。3.激发光线和棱镜的入射面、反射光线和棱镜的出射面不能始终保持垂直，棱镜、粘接油与基片的折射率难以理想匹配，将带来多界面的反射干扰问题。上述所有问题，除了会带来角度校正的麻烦，还会严重影响表面等离子体共振及表面等离子体共振成像系统的分析质量。因此若能构建一种新型的表面等离子体共振成像分析仪，克服上述缺点，将是非常重要且有意义的。
技术实现思路
本专利技术提出一种剪式液芯耦合表面等离子体共振成像分析仪，在工作时，传感芯片位置固定，只需联动旋转表面等离子体共振成像光激发臂和表面等离子体共振成像光检测臂，即可实现光激发角度的扫描，能够保证激发光线与入射光学窗口、反射光线与出射光学窗口始终保持垂直，从而克服了之前仪器表面等离子体共振激发光斑位置偏移的缺点，并且具有无需进行激发光角度校正、无需使用粘结油、减少多界面反射干扰等优点。本专利技术通过如下技术方案实现:一种剪式液芯耦合表面等离子体共振成像分析仪，其特征在于，所述分析仪包括液芯耦合表面等离子体共振单元、表面等离子体共振成像光激发臂、表面等离子体共振成像光检测臂、剪式两臂联动角度扫描机构、电气控制系统和上位机。所述表面等离子体共振成像光激发臂和光检测臂在所述剪式两臂联动角度扫描机构的带动下，绕一中心轴进行相对或相反的联合剪式转动，所述液芯耦合表面等离子体共振单元设置于所述中心轴区域。根据本专利技术，所述表面等离子体共振成像光激发臂提供一束激发光。根据本专利技术，所述表面等离子体共振成像光检测臂用于检测所述液芯耦合表面等离子体共振单元的反射光；所述激发光与反射光的光轴均与所述中心轴垂直相交。当表面等离子体共振激发光角度改变时，所述激发光与反射光始终垂直入射或出射于所述液芯耦合表面等离子体共振单元。根据本专利技术，所述液芯耦合表面等离子体共振单元为一通过液体实现表面等离子体共振的形态可变的光学耦合元件。根据本专利技术，所述液芯耦合表面等离子体共振单元包括一硬质腔体、两个软质套管、两个光学窗口元件、一传感芯片及传感芯片固定件，共同组成一个密封的空腔。进一步地，还包括光学透明的液体和一样品流通池。所述光学透明的液体通过一对输入、输出口充满该密封的空腔。根据本专利技术，所述液芯耦合表面等离子体共振成像单元还可以包括一温度传感器和温控单元；所述温度传感器和温控单元与电气控制系统电连接。所述温控单元可以是帕尔贴、电热器件等。根据本专利技术，所述传感芯片包括一光学透明基片及制备于其上的传感膜。所述光学透明基片与所述光学透明的液体直接接触；所述传感膜与样品流通池直接接触。所述样品流通池位于所述传感芯片上。所述传感芯片及传感芯片固定件、所述两个软质套管的一端均与所述硬质腔体密封连接，所述两个光学窗口元件分别与所述两个软质套管的另一端密封连接，由此形成一个密封的空腔。所述两个软质套管对称地设置于所述传感芯片及传感芯片固定件的两侧。激发光垂直入射于一个光学窗口元件，照射到所述传感芯片并发生反射，反射光垂直出射于另一个光学窗口元件，当激发光在所述传感芯片上的入射角合适时，表面等离子体共振发生。优选地，所述硬质腔体的内部空腔为底面是等腰梯形的直四棱柱形状，具有两个相对的互相平行的侧面和两个相对的呈一定夹角的侧面；其中两平行侧面中面积较大的侧面具有一个中心开口，所述传感芯片通过传感芯片固定件密封安装于该开孔内。所述两个相对的呈一定夹角的侧面均为通孔，在所述通孔的外侧各有一圆形安装环，圆形安装环的圆心位于所述通孔的中心法线上，所述两个软质套管的一端分别与所述两个圆形安装环密封连接，所述两个软质套管的另一端分别与所述两个光学窗口元件密封连接。优选地，所述硬质腔体的内部空腔的上、下底面上分别有一个小孔，用作所述光学透明的液体的输入和输出孔。所述硬质腔体固定于中心轴区域，所述中心轴的延长线位于所述传感芯片的光学透明基片与传感膜间的界面内。根据本专利技术，所述表面等离子体共振成像光激发臂包括光源、激发光整形单元和激发光入射光学窗口固定架。根据本专利技术，所述表面等离子体共振成像光激发臂还包括一块条形光学平板，所述光源及激发光整形单元和激发光入射光学窗口固定架依次固定在所述条形光学平板上。优选地，所述光源及激发光整形单元发出P偏振平行光作为激发光；所述激发光入射光学窗口固定架用于固定所述液芯耦合表面等离子体共振单元的一个光学窗口元件。所述激发光垂直入射于该光学窗口元件，照射到所述传感芯片并发生反射，当激发光在所述传感芯片上的入射角合适时，表面等离子体共振发生。优选地，所述光源及激发光整形单元包括一光源、光整形元件和偏光元件，将光源发出的光整形为空间尺寸可调的P偏振平行光。根据本专利技术，所述表面等离子体共振成像光检测臂包括光检测单元和反射光出射光学窗口固定架。根据本专利技术，所述表面等离子体共振成像光检测臂还包括一块条形光学平板，所述光检测单元和反射光出射光学窗口固定架依次固定在所述条形光学平板上。优选地，所述光检测单元包括成像元件和检测器。所述反射光出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剪式液芯耦合表面等离子体共振成像分析仪，其特征在于，所述分析仪包括液芯耦合表面等离子体共振单元、表面等离子体共振成像光激发臂、表面等离子体共振成像光检测臂、剪式两臂联动角度扫描机构、电气控制系统和上位机，所述表面等离子体共振成像光激发臂和光检测臂在所述剪式两臂联动角度扫描机构的带动下，绕一中心轴进行相对或相反的联合剪式转动，所述液芯耦合表面等离子体共振单元设置于所述中心轴区域。

【技术特征摘要】
1.一种剪式液芯耦合表面等离子体共振成像分析仪，其特征在于，所述分析仪包括液芯耦合表面等离子体共振单元、表面等离子体共振成像光激发臂、表面等离子体共振成像光检测臂、剪式两臂联动角度扫描机构、电气控制系统和上位机，所述表面等离子体共振成像光激发臂和光检测臂在所述剪式两臂联动角度扫描机构的带动下，绕一中心轴进行相对或相反的联合剪式转动，所述液芯耦合表面等离子体共振单元设置于所述中心轴区域。2.根据权利要求1的成像分析仪，其特征在于，所述表面等离子体共振成像光激发臂提供一束激发光；所述表面等离子体共振成像光检测臂用于检测所述液芯耦合表面等离子体共振单元的反射光；所述激发光与反射光的光轴均与所述中心轴垂直相交。当表面等离子体共振激发光角度改变时，所述激发光与反射光始终垂直入射或出射于所述液芯耦合表面等离子体共振单元。3.根据权利要求1或2的成像分析仪，其特征在于，所述液芯耦合表面等离子体共振单元包括一硬质腔体、两个软质套管、两个光学窗口元件、一传感芯片及传感芯片固定件。进一步地，还包括光学透明的液体和一样品流通池。 优选地，所述光学透明的液体选自光学透明的水、油、离子液、磁流体等各种纯净或混合的液体。 更优选地，所述液芯耦合表面等离子体共振成像单元还可以包括一温度传感器和温控单元；所述温度传感器和温控单元与电气控制系统电连接。所述温控单元可以是帕尔贴、电热器件等。4.根据权利要求3的成像分析仪，其特征在于，所述硬质腔体的内部空腔为底面是等腰梯形的直四棱柱形状，具有两个相对的互相平行的侧面和两个相对的呈一定夹角的侧面；其中两平行侧面中面积较大的侧面具有一个中心开口，所述传感芯片通过传感芯片固定件密封安装于该开孔内。 优选地，所述两个相对的呈一定夹角的侧面均为通孔，在所述通孔的外侧各有一圆形安装环，圆形安装环的圆心位于所述通孔的中心法线上。 优选地，所述两个软质套管的一端分别与所述两个圆形安装环密封连接，所述两个软质套管的另一端分别与所述两个光学窗口元件密封连接，由此形成一个密封的空腔。所述两个软质套管对称地设置于所述传感芯片及传感芯片固定件的两侧。 优选地，所述硬质腔体的内部空腔的上、下底面上分别有一个小孔，用作所述光学透明的液体的输入和输出孔。 优选地，所述样品流通池位于传感芯片上。所述传感芯片包括一光学透明基片及制备于其上的传感膜。所述光学透明基片与所述光学透明的液体直接接触；所述传感膜与样品流通池直接接触。 所述硬质腔体固定于中心轴区域，所述中心轴的延长线位于所述传感芯片的光学透明基片与传感膜间的界...

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