CN103376244A - 表面等离子体共振芯片及应用该芯片的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表面等离子体共振芯片及应用该芯片的传感器。该表面等离子体共振芯片，包括：承载件；敏感膜，形成于承载件的一表面，其材料为金银合金。本发明采用金银合金敏感膜代替了以往广泛采用的纯金薄膜，其成本大大降低，灵敏度大幅提高。

Description

表面等离子体共振芯片及应用该芯片的传感器

技术领域

本发明涉及光学检测技术和传感器技术领域，尤其涉及一种表面等离子体共振芯片及应用该芯片的传感器。

背景技术

表面等离子体共振(Surface Plasma Resonance，简称SPR)传感器是一种基于表面消逝波敏感的生化检测与分析仪器，具有抗电磁干扰、免标记、原位实时等优点，在环境监测、食品安全与公共安全检测、临床医学、生物与生命科学、表面与界面科学等领域具有广泛应用需求。现有的SPR芯片常采用纯金或纯银薄膜制作而成。虽然纯金薄膜SPR芯片长期化学稳定性好，可是作为一次性使用的消耗品价格昂贵；纯银薄膜SPR芯片虽然比纯金薄膜SPR芯片灵敏度高且相对廉价，但是纯银薄膜容易被氧化，制作的芯片使用寿命短。为了改善传感器性能，以纯金薄膜和纯银薄膜交替淀积的多层膜SPR芯片已有报道[Biow Hiem Ong，Xiaocong Yuan，SweeChuan Tjin，Bimetallic Silver-Gold Film Waveguide Surface PlasmonResonance Sensor，Fiber and Integrated Optics，26(2007)229-240]，可是这种芯片结构复杂，制作工艺繁琐，不利于实际推广使用。目前还缺少一种制作简单、成本较低、灵敏度高且使用寿命长的SPR芯片。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种表面等离子体共振芯片及应用该芯片的传感器，以提供一种制作简单、成本较低、灵敏度高且使用寿命长的SPR芯片。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种表面等离子体共振芯片，包括：承载件；敏感膜，形成于承载件的一表面，其材料为金银合金。

根据本发明的再一个方面，还提供了一种包括上述表面等离子体共振芯片的传感器，包括：棱镜耦合器；偏振光源，位于棱镜耦合器的第一侧面；光电探测器，位于棱镜耦合器的第二侧面；表面等离子体共振芯片，其中承载件为透明基板，透明基板未形成敏感膜的一侧通过耦合液与棱镜耦合器的底面紧密接触；其中，偏振光源产生线性偏振光以预设入射角入射棱镜耦合器的第一侧面，在表面等离子体共振芯片的玻璃基板与敏感膜界面处发生全反射，反射光从棱镜耦合器的第二侧面输出后被光电探测器接收。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种上述表面等离子体共振芯片的传感器，包括：棱镜耦合器；偏振光源，位于棱镜耦合器的第一侧面；光电探测器，位于棱镜耦合器的第二侧面；表面等离子体共振芯片，棱镜耦合器作为其承载件，敏感膜形成于棱镜耦合器的底面；其中，偏振光源产生线性偏振光以预设入射角入射棱镜耦合器的第一侧面，在棱镜耦合器的底面与敏感膜界面处发生全反射，反射光从棱镜耦合器的第二侧面输出后被光电探测器接收。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明表面等离子体共振芯片及应用该芯片的传感器具有以下有益效果：

1、由于本发明采用金银合金敏感膜代替了以往广泛采用的纯金薄膜，其成本大大降低；而且实验测试表明采用金银合金薄膜的SPR传感器比采用纯金薄膜的SPR传感器灵敏度更高；

2、相比与纯金薄膜和纯银薄膜交替淀积的多层膜SPR芯片，本发明SPR芯片采用一次沉积过程即可完成，其制作方式简单；

3、本发明SPR芯片中，其表层的金银合金敏感膜经过处理形成多孔金结构，表层具有多孔结构的SPR芯片比表层不含多孔结构的SPR芯片的灵敏度更高；

4、本发明SPR芯片中，通过硫醇、抗体、有机聚合物等生化材料在SPR芯片表面进行修饰，可以实现对特定分子高灵敏度辨识；

5、本发明的SPR芯片，可以应用于棱镜耦合、光栅耦合、光纤消逝场耦合、光纤端面耦合、光波导耦合等多种模式下，灵活性高，适用性强，并且，经过实验证明，本发明的SPR芯片的稳定性好，寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例金银合金敏感膜SPR芯片的结构示意图；

图2为本发明实施例具有表面多孔结构的金银合金敏感膜SPR芯片的结构示意图；

图3为本发明实施例具有表面分子修饰层的金银合金敏感膜的SPR芯片的结构示意图；

图4为本发明实施例基于棱镜耦合模式的SPR传感器的结构示意图，其中，图4A中棱镜为直角棱镜，图4B中棱镜为半圆柱棱镜或半球形棱镜；

图5为本发明实施例基于光栅耦合模式的SPR传感器的结构示意图；

图6为本发明实施例基于光纤消逝场耦合模式的SPR传感器的结构示意图；

图7为本发明实施例基于光纤倾斜端面耦合模式的SPR传感器的结构示意图；

图8为本发明实施例基于光波导耦合模式的SPR传感器的结构示意图；

图9A为实验测得的本发明实施例采用金银合金敏感膜的SPR传感器在可见光波段的共振吸收光谱；

图9B为实验测得的本发明实施例采用金银合金敏感膜的SPR传感器在近红外波段的共振吸收光谱；

图10为本发明实施例采用金银合金敏感膜的SPR传感器在可见光波段的折射率灵敏度与纯金薄膜SPR传感器的折射率灵敏度的性能比较图。

【主要元件符号说明】

1-棱镜耦合器；        2-平板玻璃基板；

1a-输入耦合棱镜；     1b-输出耦合棱镜；

3-金银合金敏感膜；    4-样品槽；

41-样品槽进样口；     42-样品槽出样口；

5-光源；              6-线性起偏器；

7-光电探测器；         8-光栅；

9-光纤；               10-光波导；

11-表面分子修饰层；    12-表层多孔金结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的元件或实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

在本发明的一个示例性实施例中，提出了一种表面等离子体共振芯片(SPR芯片)。图1为本发明实施例金银合金敏感膜SPR芯片的结构示意图。如图1所示，该SPR芯片包括：承载件2；敏感膜3，形成于承载件2的一表面，其材料为金银合金。此处的承载件，可以为各种形状的承载件，其将在后续实施例中详细说明。本实施例采用金银合金敏感膜代替了以往广泛采用的纯金薄膜，不仅使SPR芯片的成本大大降低，而且使SPR芯片的灵敏度大大提高。此外，相比与纯金薄膜和纯银薄膜交替淀积的多层膜SPR芯片，本实施例SPR芯片采用一次沉积过程即可完成，其制作方式简单。

为了进一步提高金银合金敏感膜的SPR传感器对被测物质的灵敏度，如图2所示，可以对金银合金敏感膜3进行适当处理在其表面形成多孔结构12。最典型的处理方式即为：使用浓硝酸等作为腐蚀液，沿金银合金敏感膜3的厚度方向从外到内对薄膜进行部分腐蚀，脱去银组分，使得薄膜表层具有多孔金结构12而底层仍为致密的金银合金敏感膜3。优选地，呈多孔结构的敏感膜上部的厚度占敏感膜总厚度的比例介于1/4至3/4之间。

为了改善金银合金敏感膜SPR传感器对特定被测物质的选择性，如图3所示，当金银合金敏感膜3形成后，还可以使用硫醇、氨基硅烷、抗体DNA、蛋白质、或有机聚合物对其进行表面修饰，从而在金银合金敏感膜3的表面固定上一层或多层表面分子修饰层11，从而赋予传感器特定的分子识辨功能。如果敏感膜上部呈多孔结构时，该表面分子修饰层形成与敏感膜的多孔结构内表面。当敏感膜并没有形成多孔结构时，表面分子修饰层，形成于所述敏感膜的远离所述承载件的一侧。

为了形成多孔漏模光波导共振传感器，本发明实施例的金银合金薄膜的SPR传感器中，可以在其所述的金银合金薄膜的表面制备多孔TiO₂、多孔SiO₂、多孔Al₂O₃、多孔有机材料等多孔导波层，用于产生光波导导模共振和吸附被测分子。

为了增强所述承载件和敏感膜之间的结合力，在所述承载件和敏感膜之间，还可以包括过渡薄膜。对于玻璃基板和金银合金敏感膜来讲，所述过渡薄膜的材料优选为铬、钛、镍或钽。当敏感膜的厚度介于30nm至100nm之间，过渡薄膜的厚度介于1至5nm之间。

对于本发明的表面等离子体共振芯片，其可以应用于棱镜耦合、光栅耦合、光纤消逝场耦合、光纤断面耦合、光波导耦合等多种模式的表面等离子体共振传感器中，以下结合各种耦合模式对本发明表面等离子体共振芯片及相应的传感器进行详细说明。需要说明的是，其中的相关特征，可同时适用于表面等离子体共振芯片和不同类型表面等离子共振传感器，不再进行重复说明。

图4为本发明实施例基于棱镜耦合模式的SPR传感器的结构示意图。如图4A所示，棱镜可以为直角棱镜。金银合金敏感膜SPR芯片由玻璃基板2与淀积在基板上的金银合金敏感膜3组成。为了提高金银合金敏感膜与玻璃基板的结合强度，在淀积金银合金敏感膜前，先在玻璃基板上淀积一层厚度为3纳米至5纳米的过渡膜。由于该层过渡膜非常薄，因此未在图中标出。该金银合金敏感膜SPR芯片紧夹于棱镜耦合器1与样品槽4之间，金银合金敏感膜SPR芯片的玻璃基板一侧通过耦合液与棱镜耦合器1底面紧密接触，该SPR芯片的金银合金敏感膜被样品槽4紧密覆盖。样品槽进样口41与出样口42分别与蠕动泵和废液回收容器相连接，被测溶液样品由蠕动泵注入样品槽4。光源5置于棱镜耦合器1一侧，线性起偏器6置于光源5与棱镜耦合器1之间，光源5发出的光垂直穿过线性起偏器6成为p偏振光，该p偏振光照射在棱镜耦合器1的一个镜面上折射进入棱镜耦合器1，并在SPR芯片的玻璃基板2与金银合金敏感膜3界面处发生全反射；在特定入射角或特定波长下，全反射产生的消逝场能够在金银合金敏感膜3与被测物质的界面上激励表面等离子体波，导致反射光能量的大幅衰减。光电探测器7置于与光源5相对的棱镜耦合器1的另一侧，从棱镜耦合器1射出的反射光被光电探测器7接收，传感器通过实时监测反射光的变化就能够获取被测物质的相关信息。

需要说明的是，本发明实施例SPR传感器并不一定采用如图4A所示的直角三角形的棱镜耦合器，采用非对称、非直角的普通三角形的棱镜耦合器，同样可以实现本发明SPR传感器。但在优选的技术方案中，应当采用等腰直角棱镜。同理，采用半圆柱形或半球形的棱镜耦合器也可以实现本发明SPR传感器，如图4B所示。采用普通三角形、半圆柱形或半球形的棱镜耦合器的SPR传感器的原理与采用等腰直角三角形的原理类似，此处不再详细说明。此外，与图4A所示的SPR传感器不同，图4B所示的SPR传感器的金银合金膜是直接镀在棱镜耦合器的半圆柱形或半球形的底面上，而未通过透明基板。

本领域技术人员应当清楚，本实施例采用的为玻璃基板，此外，也可以采用其他类型的透明基板，例如硅基板。此处的“透明”，指的是对所采用的特定波长的光具有透过窗口。例如，硅基板对于红外光是透明的，但其对于可见光是不透明的。

本发明的金银合金敏感膜SPR传感器除了棱镜耦合模式外还有其他多种耦合模式，可以采用如图5所示的光栅耦合模式，或如图6所示的光纤消逝场耦合模式，或如图7所示的光纤端面耦合模式，或如图8所示的光波导耦合模式。

图5为本发明实施例基于光栅耦合模式的SPR传感器的结构示意图。如图5所示，在该SPR传感器中，光源5和光电探测器7置于光栅8的同一侧，光源5发出的平行光垂直穿过线性起偏器6后照射到金银合金敏感膜3覆盖的光栅8表面产生多束衍射光，在特定入射角下，当某一级衍射光束与金银合金敏感膜3表面的等离子体波满足位相匹配条件时，就会共振激发表面等离子体波，使得该衍射光束大幅衰减甚至消失。传感器通过利用光电探测器7监测该级衍射光的变化，就能够获取金银合金敏感膜3表面附近被测物质的相关信息。

图6为本发明实施例基于光纤消逝场耦合模式的SPR传感器的结构示意图。如图6所示，在该SPR传感器中，光纤9局部区间的包层被全部或部分去掉，使消逝场能够穿透出光纤表面，然后在该区间淀积一定厚度的金银合金敏感膜3。光源5和光电探测器7分别置于光纤9两端，光源5发出的光耦合进入光纤9，从光纤9另一端射出的光被光电探测器7接收。在特定条件下，当光纤9的消逝场与金银合金敏感膜3表面的等离子体波满足位相匹配条件时，就会共振激发表面等离子体波，使得光纤9的输出光发生变化。传感器通过实时监测该输出光的变化，就能够获取金银合金敏感膜3表面附近被测物质的相关信息。

图7为本发明实施例基于光纤倾斜端面耦合模式的SPR传感器的结构示意图。如图7所示，在该SPR传感器中，光纤9采用具有3dB耦合结构的Y形光纤，Y形光纤9的底端面被切割研磨成一个倾斜的镜面，使得沿光纤传播的光照射到该倾斜底面后能够发生全反射。金银合金敏感膜3被淀积在Y形光纤9的倾斜底面上。光源5发出的光通过Y形光纤9的一个上端口被耦合进入该光纤，并沿光纤9传播到倾斜底端面后经全反射在光纤内反向传播，从光纤9的另一个上端口输出的光被光电探测器7接收。在特定条件下，当光纤9倾斜底端面的消逝场与金银合金敏感膜3表面的等离子体波满足位相匹配条件时，就会共振激发表面等离子体波，使得光纤9的输出光发生变化。传感器通过实时监测该输出光的变化，就能够获取金银合金敏感膜3表面附近被测物质的相关信息。

图8为本发明实施例基于光波导耦合模式的SPR传感器的结构示意图。如图8所示，在该SPR传感器中，金银合金敏感膜3被淀积在光波导10的局部表面上，输入耦合棱镜1a和输出耦合棱镜1b分别置于光波导10两端并通过耦合液与光波导10紧密接触。光源5发出的光经输入耦合棱镜1a被耦合进入光波导10，导波光穿过金银合金敏感膜3覆盖区间后从输出耦合棱镜1b射出并被光电探测器7接收。在特定条件下，当光波导10的消逝场与金银合金敏感膜3表面的等离子体波满足位相匹配条件时，就会共振激发表面等离子体波，使得光波导10的输出光发生变化。传感器通过实时监测该输出光的变化，就能够获取金银合金敏感膜3表面附近被测物质的相关信息。

此外，当传感器采用如图8所示的光波导耦合模式时，也可以采用端面耦合方式取代棱镜耦合方式实现导波光的激发与输出。

以下用一具体的基于棱镜耦合模式的SPR传感器为例，对本发明SPA传感器的结构、材质、测试、性能等方法进行详细说明。

如图4A所示，棱镜耦合器1由折射率为1.799的玻璃制成的等腰直角棱镜；平板玻璃基板2的厚度为1毫米，633nm波长对应的折射率为1.522；样品槽4，包括进样口41及出样口42由金属铝制成，为了使样品槽4与SPR芯片保持良好的密封性，在样品槽4与SPR芯片之间夹有硅胶垫圈。光源5为卤钨灯光纤冷光源，光纤输出端连接有准直器，使输出光为平行光束，光谱范围360纳米～2500纳米；线性起偏器6的取向角最小分辨为0.2°，可精确控制入射光束的偏振态；光电探测器7为市售的CCD(电荷耦合器件)光纤光谱仪，其光谱测试范围200纳米～1100纳米，光谱分辨率1纳米。

金银合金敏感膜SPR芯片采用真空射频溅射技术制备而成。在制作金银合金敏感膜SPR芯片时，为了提高金银合金敏感膜3与玻璃基板2的结合强度，首先利用真空射频溅射仪在玻璃基板2上淀积一层3纳米厚的铬膜，然后在铬膜表面淀积50纳米厚的金银合金敏感膜3，即得到实验中需要的金银合金敏感膜SPR芯片。在金银合金敏感膜SPR芯片的玻璃基底2一侧滴加耦合液后，将芯片紧贴于棱镜耦合器1的底面，并将两者间的气泡充分排净，SPR芯片的金银合金敏感膜3表面被样品槽4紧密覆盖。样品槽进样口41与蠕动泵一端相连，被测溶液经蠕动泵注入样品槽4，样品槽出样口42经导液管与废液回收容器连接。光源5发出的平行光穿过线性起偏器6成为p偏振光，该p偏振光照射在棱镜耦合器1上，并在SPR芯片的玻璃基板2与金银合金敏感膜3界面处发生全反射，由此在金银合金敏感膜SPR芯片的金银合金敏感膜3表面产生表面等离子共振，利用光电探测器7实时探测反射光光谱，就能够获得被测物质的浓度等信息。

测试时首先在开启光源前记录给定入射角条件下的光电探测器7探测到的背景光强度谱I_B，然后开启光源并在光源光达到稳定后记录在样品槽4内充满空气条件下探测到的参照光谱I_R，之后向样槽内注入被测溶液，并记录光电探测器7探测到的反射光强度谱I_S。利用公式A＝-log[(I_S-I_B)/(I_R-I_B)]计算得到SPR传感器的共振吸收光谱，共振吸收光谱的共振吸收峰值对应的波长即是共振波长。实验中使用的被测溶液分别为不同浓度的NaCl水溶液和葡萄糖水溶液，分别在可见光波段和近红外光波段进行了测试。测试过程采用浓度从低至高的顺序进行，通过样品槽进样口41对样品槽进行注样，测试结束后通过样品槽出样口42将样品槽4内的溶液取净，之后再注入更高浓度的样品溶液。整个测试结束后，取出使用过的SPR芯片，更换新的SPR芯片，并对样品槽4进行清洗以备下次使用。

图9A为实验测得的本发明实施例采用金银合金敏感膜的SPR传感器在可见光波段的共振吸收光谱。图9A中，入射角θ为13°(如图4A所示)，被测样品是质量百分比浓度分别为0，2，4，6，8，10wt.％的NaCl水溶液。图9B为实验测得的本发明实施例采用金银合金敏感膜的SPR传感器在近红外波段的共振吸收光谱。其中入射角θ为9°，被测样品是质量百分比浓度分别为0，1，2，3，4wt.％的葡萄糖水溶液。从图8和9中可以看出SPR传感器的每一共振吸收光谱包括一共振吸收峰，吸收峰的峰值对应的波长即为SPR共振波长。测试结果表明，随着NaCl水溶液和葡萄糖水溶液浓度的增加，SPR传感器的共振峰线性红移。由于NaCl水溶液和葡萄糖水溶液的折射率随各自浓度的升高而线性增大，因此，SPR传感器的共振波长与溶液折射率也呈线性关系，其斜率即为SPR传感器在该入射角对应的折射率灵敏度。采用常规的纯金薄膜SPR传感器在相同实验条件下对不同浓度的NaCl水溶液进行了测试，获得了纯金薄膜SPR芯片在可见光区间的折射率灵敏度。

图10为本发明实施例采用金银合金敏感膜的SPR传感器在可见光波段的折射率灵敏度与纯金薄膜SPR传感器的折射率灵敏度的比较图。图中，横坐标代表SPR传感器的起始共振波长(即使用浓度为0的被测溶液测得的共振波长)，纵坐标代表SPR传感器的折射率灵敏度，方点代表实验测得的金银合金敏感膜SPR传感器在不同起始共振波长下的折射率灵敏度，圆点代表实验测得的纯金薄膜SPR传感器在不同起始共振波长下的折射率灵敏度，两条直线是对实验测得的数据进行线性拟合得到的拟合曲线。对于金银合金敏感膜SPR传感器，拟合方程为y＝27.82x-13061.7(y：折射率灵敏度，x：起始共振波长)，拟合度为R²＝0.986；对于纯金薄膜SPR传感器，拟合方程为y＝15.12x-14235，拟合度为R²＝0.994；从两拟合方程可以看出在相同的起始共振波长下，金银合金敏感膜SPR传感器的折射率灵敏度明显高于纯金薄膜SPR传感器的折射率灵敏度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种表面等离子体共振芯片，包括：

承载件；

敏感膜，形成于所述承载件的一表面，其材料为金银合金。

2.根据权利要求1所述的表面等离子体共振芯片，其中，所述敏感膜上部呈多孔结构；

该多孔结构是由将敏感膜上部金银合金中的全部或部分的银组分脱去而形成。

3.根据权利要求2所述的表面等离子体共振芯片，其中，所述敏感膜上部金银合金中的银组分通过腐蚀液沿敏感膜厚度方向由外向内腐蚀而脱去。

4.根据权利要求2所述的表面等离子体共振芯片，其中，呈多孔结构的敏感膜上部的厚度占敏感膜总厚度的比例介于1/4至3/4之间。

5.根据权利要求2所述的表面等离子体共振芯片，还包括：

表面分子修饰层，形成于所述敏感膜的多孔结构内表面，用于实现特定分子的辨识。

6.根据权利要求5所述的表面等离子体共振芯片，其中，所述表面分子修饰层的材料为硫醇、氨基硅烷、抗体DNA、蛋白质、或有机聚合物。

7.根据权利要求1所述的表面等离子体共振芯片，还包括：

表面分子修饰层，形成于所述敏感膜的远离所述承载件的一侧，用于实现特定分子的辨识。

8.根据权利要求1所述的表面等离子体共振芯片，还包括：

多孔导波层，形成于所述敏感膜的远离所述承载件的一侧，用于产生光波导导模共振和吸附被测分子。

9.根据权利要求8所述的表面等离子体共振芯片，其中，所述多孔导波层为以下多孔薄膜层中的一种：多孔二氧化钛薄膜、多孔二氧化硅薄膜、多孔三氧化二铝薄膜、或多孔有机薄膜。

10.根据权利要求1所述的表面等离子体共振芯片，还包括：

过渡薄膜，形成于所述承载件和敏感膜之间，用于增强所述承载件和敏感膜之间的结合力。

11.根据权利要求10所述的表面等离子体共振芯片，其中，所述过渡薄膜的材料为铬、钛、镍或钽，其厚度介于1至5nm之间。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的表面等离子体共振芯片，其中：

所述承载件为：玻璃基板、硅基板、棱镜、波浪形反射光栅或光波导；所述敏感膜，形成于所述承载件的上表面；或

所述承载件为：其底端面为倾斜镜面的Y形光纤；所述敏感膜，形成于所述Y形光纤的底端面的倾斜镜面上；或

所述承载件为：全部或部分的包层被去除，露出相应部分光纤芯的光纤；所述敏感膜，形成于所述光纤的相应部分光纤芯的表面。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的表面等离子体共振芯片，其中，所述敏感膜的厚度介于30nm至100nm之间；

所述敏感膜中，银组分的原子百分比分布在10％至90％范围内。

14.根据权利要求13所述的表面等离子体共振芯片，其中，所述敏感膜的厚度为50nm；所述敏感膜中，银组分的原子百分比为50％。

15.一种应用权利要求1至11中任一项所述表面等离子体共振芯片的传感器，包括：

棱镜耦合器；

偏振光源，位于所述棱镜耦合器的第一侧面；

光电探测器，位于所述棱镜耦合器的第二侧面；

表面等离子体共振芯片，其中所述承载件为透明基板，所述透明基板未形成敏感膜的一侧通过耦合液与所述棱镜耦合器的底面紧密接触；

其中，所述偏振光源产生线性偏振光以预设入射角入射所述棱镜耦合器的第一侧面，在表面等离子体共振芯片的玻璃基板与敏感膜界面处发生全反射，反射光从棱镜耦合器的第二侧面输出后被光电探测器接收。

16.根据权利要求15所述的传感器，其中，所述棱镜耦合器为直角棱镜、半圆柱形棱镜或半球形棱镜；

当所述棱镜耦合器为直角棱镜时，其第一侧面和第二侧面分别为两直角面，其底面为斜面；

当所述棱镜耦合器为半圆柱形棱镜或半球形棱镜，其第一侧面和第二侧面分别为对称的两弧形面，其底面为半圆柱形棱镜或半球形棱镜的平面。

17.根据权利要求16所述的传感器，其中，所述直角棱镜为等腰直角棱镜。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的传感器，其中，所述表面等离子体共振芯片中透明基板为玻璃基板或硅基板。

19.一种应用权利要求1至11中任一项所述表面等离子体共振芯片的传感器，包括：

棱镜耦合器；

偏振光源，位于所述棱镜耦合器的第一侧面；

光电探测器，位于所述棱镜耦合器的第二侧面；

表面等离子体共振芯片，所述棱镜耦合器作为其承载件，所述敏感膜形成于所述棱镜耦合器的底面；

其中，所述偏振光源产生线性偏振光以预设入射角入射所述棱镜耦合器的第一侧面，在棱镜耦合器的底面与敏感膜界面处发生全反射，反射光从棱镜耦合器的第二侧面输出后被光电探测器接收。

20.根据权利要求19所述的传感器，其中，所述棱镜耦合器为直角棱镜、半圆柱形棱镜或半球形棱镜；

当所述棱镜耦合器为直角棱镜时，其第一侧面和第二侧面分别为两直角面，其底面为斜面；

当所述棱镜耦合器为半圆柱形棱镜或半球形棱镜，其第一侧面和第二侧面分别为对称的两弧形面，其底面为半圆柱形棱镜或半球形棱镜的平面。

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