表面等离子体共振原理及应用.ppt

表面等离子体共振及其应用报告人：邢砾云v表面等离子体的产生vSPR传感器概念v典型SPR传感器及其应用一、表面等离子体的产生vSurface Plasmon Resonance,SPR 除除电电子子以以外外，用用电电磁磁波波，如如光光波波，也也能能激激发发表表面面等等离离子子体体振振动动。二二十十世世纪纪初初，Wood 首首次次描描述述了了衍衍射射光光栅栅的的反反常常衍衍射射现现象象，这这实实际际上上就就是是由由于于光光波波激激发发了了表表面面等等离离子子体体振振动动所所致致。六六十十年年代代晚晚期期，Kretschmann 和和Otto采采用用棱棱镜镜耦耦合合的的全全内内反反射射方方法法，实实现现了了用用光光波波激激发发表表面面等等离离子子体体振振动动，为为SPR技技术术的的应应用用起起了了巨巨大大的的推推动动作作用用。他他们们的的实实验验方方法法简简单单而而巧妙，仍然是目前巧妙，仍然是目前SPR装置上应用最为广泛的技术。装置上应用最为广泛的技术。(A)Kretschman (B)OttoPrism gMetal mSample s0kevkspxzPrism gSample sMetal m0kevksp棱镜耦合 棱镜是棱镜是SPRSPR研究中应用最为广泛的光学耦合器件。棱镜由高折射率的非研究中应用最为广泛的光学耦合器件。棱镜由高折射率的非吸收性的光学材料构成，其底部镀有厚度为吸收性的光学材料构成，其底部镀有厚度为50nm50nm左右的高反射率的金属薄左右的高反射率的金属薄膜（一般为金或银），膜下面是电介质。在膜（一般为金或银），膜下面是电介质。在SPRSPR传感器中，该电介质即为待传感器中，该电介质即为待测样品。由光源发出的测样品。由光源发出的p p-偏振光以一定的角度偏振光以一定的角度0 0入射到棱镜中，在棱镜与入射到棱镜中，在棱镜与金属的界面处将发生反射和折射。当金属的界面处将发生反射和折射。当0 0大于临界角大于临界角c c时，光线将发生全内时，光线将发生全内反射，即全部返回到棱镜中，然后，从棱镜的另一个侧面折射出去。这里反射，即全部返回到棱镜中，然后，从棱镜的另一个侧面折射出去。这里入射光应当用入射光应当用p p-偏振光，因为其电场分量与界面垂直，这与表面等离子体偏振光，因为其电场分量与界面垂直，这与表面等离子体波的情况一致。波的情况一致。典型的SPR光谱 二、SPR传感器概念4种检测方式种检测方式1.1.角度调制：固定角度调制：固定inin，改变，改变inin2.2.波长调制：波长调制：固定固定inin ，改变，改变inin3.3.强度调制：强度调制：固定固定inin 、inin，改变光强，改变光强4.4.相位调制：相位调制：固定固定inin 、inin，测相差，测相差三、典型SPR传感器及其应用ComputerPrismL C P DG CCDAuBSample inSample outGlass slideAu filmPrism0.1mmL：卤钨灯；：卤钨灯；C：平行光管；：平行光管；P：偏振片；：偏振片；D：光阑；：光阑；G：光栅；：光栅；B：玻片：玻片基于波长调制的基于波长调制的SPR传感器装置传感器装置基于角度调制的基于角度调制的SPR传感装置传感装置SPR对对附附着着在在金金属属薄薄膜膜表表面面的的介介质质折折射射率率非非常常敏敏感感,当当表表面面介介质质的的属属性性改改变变或或者者附附着着量量改改变变时时，共共振振角角将将不不同同。因因此此，SPR谱谱（共共振振角角的的变变化化vs时时间间）能能够够反反映映与与金金属属膜膜表表面面接接触触的体系的变化。的体系的变化。Biacore 2000Dimensions:760 x 350 x 610 mmNet Weight:50 kgSpreeta 2000典型仪器典型仪器相位调制