表面等離子體共振原理及應(yīng)用PPT課件

1、一、表面等離子體的產(chǎn)生 Surface Plasmon Resonance , SPR 第1頁/共12頁除電子以外，用電磁波，如光波，也能激發(fā)表面等離子體振動(dòng)。二十世紀(jì)初，除電子以外，用電磁波，如光波，也能激發(fā)表面等離子體振動(dòng)。二十世紀(jì)初，Wood 首次描述了衍射光柵的反常衍射現(xiàn)象，這實(shí)際上就是由于光波激發(fā)了表面等離子首次描述了衍射光柵的反常衍射現(xiàn)象，這實(shí)際上就是由于光波激發(fā)了表面等離子體振動(dòng)所致。六十年代晚期，體振動(dòng)所致。六十年代晚期，Kretschmann 和和Otto采用棱鏡耦合的全內(nèi)反射方法，實(shí)采用棱鏡耦合的全內(nèi)反射方法，實(shí)現(xiàn)了用光波激發(fā)表面等離子體振動(dòng)，為現(xiàn)了用光波激發(fā)表面等離子體振

2、動(dòng)，為SPR技術(shù)的應(yīng)用起了巨大的推動(dòng)作用。他們的實(shí)技術(shù)的應(yīng)用起了巨大的推動(dòng)作用。他們的實(shí)驗(yàn)方法簡單而巧妙，仍然是目前驗(yàn)方法簡單而巧妙，仍然是目前SPR裝置上應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。裝置上應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。(A) Kretschman (B) OttoPrism gMetal mSample s0kevkspxzPrism gSample sMetal m0kevksp第2頁/共12頁棱鏡耦合棱鏡耦合 棱鏡是棱鏡是SPRSPR研究中應(yīng)用最為廣泛的光學(xué)耦合器件。棱鏡由高折射率的非研究中應(yīng)用最為廣泛的光學(xué)耦合器件。棱鏡由高折射率的非吸收性的光學(xué)材料構(gòu)成，其底部鍍有厚度為吸收性的光學(xué)材料構(gòu)成，其底部鍍有

3、厚度為50nm50nm左右的高反射率的金屬薄左右的高反射率的金屬薄膜（一般為金或銀），膜下面是電介質(zhì)。在膜（一般為金或銀），膜下面是電介質(zhì)。在SPRSPR傳感器中，該電介質(zhì)即為待傳感器中，該電介質(zhì)即為待測樣品。由光源發(fā)出的測樣品。由光源發(fā)出的p p- -偏振光以一定的角度偏振光以一定的角度0 0入射到棱鏡中，在棱鏡與入射到棱鏡中，在棱鏡與金屬的界面處將發(fā)生反射和折射。當(dāng)金屬的界面處將發(fā)生反射和折射。當(dāng)0 0大于臨界角大于臨界角c c時(shí)，光線將發(fā)生全時(shí)，光線將發(fā)生全內(nèi)反射，即全部返回到棱鏡中，然后，從棱鏡的另一個(gè)側(cè)面折射出去。這內(nèi)反射，即全部返回到棱鏡中，然后，從棱鏡的另一個(gè)側(cè)面折射出去。這里入

4、射光應(yīng)當(dāng)用里入射光應(yīng)當(dāng)用p p- -偏振光，因?yàn)槠潆妶龇至颗c界面垂直，這與表面等離子偏振光，因?yàn)槠潆妶龇至颗c界面垂直，這與表面等離子體波的情況一致。體波的情況一致。 第3頁/共12頁典型的SPR光譜 Wavelength / nm620640660680700720Reflectance0.60.70.80.91.0第4頁/共12頁二、 SPR傳感器概念第5頁/共12頁4種檢測方式種檢測方式1.1. 角度調(diào)制：固定inin，改變inin2.2. 波長調(diào)制：固定inin ，改變inin3.3. 強(qiáng)度調(diào)制：固定inin 、inin，改變光強(qiáng)4.4. 相位調(diào)制：固定inin 、inin，測相差第6頁

5、/共12頁三、典型SPR傳感器及其應(yīng)用第7頁/共12頁ComputerPrismL C P DG CCDAuBSample inSample outGlass slideAu filmPrism0.1mmL：鹵鎢燈；：鹵鎢燈；C：平行光管；：平行光管；P：偏振片；：偏振片；D：光闌；：光闌；G：光柵；：光柵；B：玻片：玻片基于波長調(diào)制的SPR傳感器裝置第8頁/共12頁基于角度調(diào)制的SPR傳感裝置SPR對附著在金屬薄膜表面的介質(zhì)折射率非常敏感,當(dāng)表面介質(zhì)的屬性改變或者附著量改變時(shí)，共振角將不同。因此，SPR譜（共振角的變化vs時(shí)間）能夠反映與金屬膜表面接觸的體系的變化。第9頁/共12頁Biacore 2000Dimensions: 760 x 350 x 6