一种无标记导模共振布儒斯特传感器检测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种无标记导模共振布儒斯特传感器检测装置，包括入射光源组件、导模共振光栅传感器和检测光学组件，入射光源组件包括激光器光源和扩束镜组；导模共振光栅传感器包括光栅层、波导层和基底；检测光学组件包括CCD线阵及其驱动电路；所述扩束镜组安装在激光器光源的前方，所述波导层安装在基底的上方，所述光栅层安装在波导层上方，所述CCD线阵安装在光栅层的正上方。本发明集成度高，非常适用于高通量样品检测，此类以布儒斯特角倾斜入射导模共振光学器件的设计，对于实际搭建生化检测装置、提高无标记光学检测灵敏度是非常有利的。
【专利说明】一种无标记导模共振布儒斯特传感器检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学检测装置，具体是一种无标记导模共振布儒斯特传感器检测
>J-U ρ?α装直。
【背景技术】
[0002]无标记光学检测是利用光的相干反射(coherentreflect1n)、衍射(DiffractiveOptics)及表面等离子体共振(SurfacePlasmonResonance, SPR)等现象建立起来的对生物化学反应进行直接测定的新型检测技术。该技术避免了标记和破坏待检测对象，消除了标记物对检测造成干扰的可能性，尤其适合进行生物分子间的相互作用过程和需要极低浓度的应用检测，在环境和食品安全监测等领域具有广泛的应用前景。
[0003]基于导模共振效应(Guided_modeResonance,GMR)的光学生物传感器,具有卓越的光学灵敏度和稳定性，此类器件通常包括波导层和光栅层，当一束光以一定角度照射后，只有特定波长的光会被反射，反射光的波长、角度的大小与器件所处环境的有效折射率有关。在光栅上涂一层试剂，将盛有样本溶液的容器置于光栅上，如果样本中的物质与试剂层发生反应，有效折射就会改变，从而改变反射光的波长、角度。基于GMR效应的无标记光学检测器件，检测灵敏度高，适用于高通量检测，并能实现生物分子相互作用的实时反应动力学检测和定量分析。
[0004]在现有的研究中，多数采用宽带连续光源，通过附着样品分子间的变化，转变为共振峰的移动，通过检测共振峰波长的变化量，获得样品信息。而实际使用中，由于待测生物样品对共振波长的移动量非常小，通常在纳米量级，使得传感器的检测灵敏度达不到所需要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种集成度高、适用于高通量样品检测的无标记导模共振布儒斯特传感器检测装置，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
一种无标记导模共振布儒斯特传感器检测装置，包括入射光源组件、导模共振光栅传感器和检测光学组件，入射光源组件包括激光器光源和扩束镜组；导模共振光栅传感器包括光栅层、波导层和基底；检测光学组件包括CXD线阵及其驱动电路；所述扩束镜组安装在激光器光源的前方，所述波导层安装在基底的上方，所述光栅层安装在波导层上方，所述CXD线阵安装在光栅层的正上方。
[0007]作为本发明进一步的技术方案:所述光栅层上的光栅为亚波长光栅。
[0008]所述无标记导模共振布儒斯特传感器检测装置的使用方法，包括如下步骤:1)打开入射光源组件、导模共振光栅传感器和检测光学组件的开关；2)激光器光源产生入射光线，经过扩束镜组倾斜入射到导模共振光栅传感器的光栅层上，再经过波导层和基底后产生导模共振；3)将待检测物质与导模共振光栅传感器紧密结合，CCD线阵检测激光信号共振角度变化量，得到测试结果。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明集成度高，非常适用于高通量样品检测，此类以布儒斯特角倾斜入射导模共振光学器件的设计，对于实际搭建生化检测装置、提高无标记光学检测灵敏度是非常有利的。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明结构示意图。
[0011]图2为本发明共振角度位置与各待检测样品折射率关系图。
[0012]图3为本发明中入射媒质折射率nc从I增加到1.77时共振角度位置变化曲线。
[0013]图中:1_激光器光源；2-扩束镜组；3_C⑶线阵；5_光栅层；6_波导层；7_基底。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]请参阅图1，本发明实施例中，对于双层膜光栅结构，由光栅层和均值膜层组成，光栅位于最外层，均值膜层作为波导层，参数为:nc=l，基底折射率ns=l.52，光栅占空比f=0.5，光栅层材料高折射率 nh=2, nl=l.52, dg=175nm, A =266.2nm, nl=l.98, dl=180nm, A射波长为632.8nm。
[0016]实施例1
I)打开入射光源组件、导模共振光栅传感器和检测光学组件的开关；2)激光器光源I产生入射光线，经过扩束镜组2倾斜入射到导模共振光栅传感器的光栅层5上，再经过波导层6和基底7后产生导模共振；3)将折射率为I的空气与导模共振光栅传感器紧密结合，CCD线阵3检测激光信号共振角度位置为44.68°。
[0017]实施例2
O打开入射光源组件、导模共振光栅传感器和检测光学组件的开关；2)激光器光源I产生入射光线，经过扩束镜组2倾斜入射到导模共振光栅传感器的光栅层5上，再经过波导层6和基底7后产生导模共振；3)将折射率为1.333的水与导模共振光栅传感器紧密结合，CCD线阵3检测激光信号共振角度位置为30.22°。
[0018]实施例3
O打开入射光源组件、导模共振光栅传感器和检测光学组件的开关；2)激光器光源I产生入射光线，经过扩束镜组2倾斜入射到导模共振光栅传感器的光栅层5上，再经过波导层6和基底7后产生导模共振；3)将折射率为L 377的异丙醇与导模共振光栅传感器紧密结合，CXD线阵3检测激光信号共振角度位置为28.63°。
[0019]实施例4
O打开入射光源组件、导模共振光栅传感器和检测光学组件的开关；2)激光器光源I产生入射光线，经过扩束镜组2倾斜入射到导模共振光栅传感器的光栅层5上，再经过波导层6和基底7后产生导模共振；3)将折射率为L 479的二甲基亚砜与导模共振光栅传感器紧密结合，CXD线阵3检测激光信号共振角度位置为24.96°。
[0020]请参阅图2?3，由以上实施例所得数据可知:随着入射媒质折射率的增加，共振角度位置明显变化且逐渐减小，由44.68°减小为24.96°，当入射媒质折射率nc从I增加到1.77时，共振角度位置变化曲线，随着入射媒质折射率增加，共振角度也是逐渐减小，在实施例中入射媒质计算范围内，折射率每改变0.1，共振角度位置平均变化3.6°。
[0021]本发明集成度高，非常适用于高通量样品检测，此类以布儒斯特角倾斜入射导模共振光学器件的设计，对于实际搭建生化检测装置、提高无标记光学检测灵敏度是非常有利的。
[0022]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0023]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种无标记导模共振布儒斯特传感器检测装置，其特征在于，包括入射光源组件、导模共振光栅传感器和检测光学组件，入射光源组件包括激光器光源(I)和扩束镜组；导模共振光栅传感器包括光栅层、波导层(6)和基底(7);检测光学组件包括CXD线阵(3)及其驱动电路；所述扩束镜组(2 )安装在激光器光源(I)的前方，所述波导层(6 )安装在基底(7 )的上方，所述光栅层(5)安装在波导层(6)上方，所述CCD线阵(3)安装在光栅层(5)的正上方。
2.根据权利要求1所述的一种无标记导模共振布儒斯特传感器检测装置，其特征在于，所述光栅层(5)上的光栅为亚波长光栅。
3.一种采用如权利要求1-2之一所述的无标记导模共振布儒斯特传感器检测装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤:1)打开入射光源组件、导模共振光栅传感器和检测光学组件的开关；2)激光器光源(I)产生入射光线，经过扩束镜组(2)倾斜入射到导模共振光栅传感器的光栅层(5 )上，再经过波导层(6 )和基底(7 )后产生导模共振；3 )将待检测物质与导模共振光栅传感器紧密结合，CCD线阵(3)检测激光信号共振角度变化量，得到测试结果。
【文档编号】G01N21/41GK104165864SQ201410447434
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】王振华, 蔡强, 陈强, 俞锡鹏, 梁伟, 陈诚 申请人:浙江清华长三角研究院