CN106442418A - 基于表面等离子体共振的低成本分光成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于表面等离子体共振的低成本分光成像系统，属于光纤传感生化检测技术领域。利用低成本的光盘材料、发光LED、网络摄像头与光纤相结合，代替传统光纤光谱仪进行光谱探测功能。利用发光LED代替卤光灯光源，通过多模光纤进行光信号传输，利用光盘和网络摄像头代替光纤光谱仪，作为光信号的接收装置，通过USB线将网络摄像头与电脑相连，进行数据的采集和处理。该发明利用简单的光电器件即可代替昂贵的光学精密仪器进行生化样品检测。该发明无需抛光研磨，激光加工，化学腐蚀等手段，制作工艺简单，价格低廉，实现了低成本，方便快捷的生化样品检测分析。
Description
技术领域
本发明属于光纤传感生化检测技术领域，利用低成本的光盘材料、发光LED、网络摄像头与光纤相结合，代替传统光纤光谱仪进行光谱探测功能。整个系统结构简单，价格低廉，可与个人电子设备(包括智能手机，平板电脑)相结合，通过光电器件采集各种光电数据，对光纤传感器的光谱数据进行智能处理，在低成本便携式医学检测领域具有广泛前景。
背景技术
表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)是一种物理光学现象，当一束光射入镀有一定厚度金属薄膜的棱镜或波导表面时，会发生全反射现象，形成消逝波进入光疏介质中，而在介质中又存在一定的等离子波。当两波相遇时可能会发生共振。当消逝波与表面等离子波发生共振时，检测到的反射光强会大幅度地减弱，即产生SPR效应。由于SPR现象对金属表面的介质折射率十分敏感，可进行与折射率有关的相关传感。目前的SPR传感器价格昂贵，结构复杂，多局限于实验室应用。随着网络技术，个人化电子设备和生物传感技术的迅速发展，通过便携式低成本设备进行疾病的现场诊断和分析将变得越来越普遍和便捷，更多的人未来可以在家里或户外进行快速的应急诊断。因此能够实现低成本便携式的SPR检测设备成为光纤传感领域的迫切需求。
发明内容
本发明旨在提供一种低成本SPR分光成像系统。该系统将低成本的光盘材料、发光LED、网络摄像头与光纤封装起来，获得光谱信号，进而进行生化检测。由于该发明代替了昂贵的光源、光谱仪，实现了低成本的快速检测，在生化检测领域具有广泛应用前景。
本发明的技术方案：
基于表面等离子体共振的低成本分光成像系统包括网络摄像头1、光盘2、多模传输光纤3、传感元件4、发光LED5、电脑6和USB数据线7；多模传输光纤3与传感元件4连接，将带有检测信号的光以一定入射角入射到光盘2表面，利用光盘2的光栅结构获得一段彩色光带，采用网络摄像头1进行光信号的提取，代替光谱仪；利用发光LED5做为光源，与传感元件4连接，实现低成本的SPR生化检测；所述的入射角不为90°。
本发明的效果和益处：
该发明利用简单的光电元器件代替了昂贵的光谱仪进行光谱检测。该发明制作简单，无需抛光研磨，激光加工，化学腐蚀等手段，制作工艺简单，价格低廉，可以实现低成本的SPR生化样品检测分析。在医疗快速检测领域具有很好的前景。
附图说明
图1为分光成像系统示意图。
图中：1网络摄像头；2光盘；3多模传输光纤；4传感元件；5发光LED；
6电脑；7USB数据线。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
1.制备工艺
1)利用研磨技术对多模传输光纤的端面进行微结构处理，将端面研磨成平面；
2)利用磁控溅射技术在光纤传感元件外壁沉积50nm金膜；
3)将传感元件的一端与多模传输光纤连接，将多模光纤端面对准发光LED，传感元件的另一端斜入射到光盘表面，利用网络摄像头对彩色光带进行接收，并与电脑相连。
2.操作
测试装置如图1所示。
1)该系统采用多模传输光纤进行光的传输，将发光LED的光传入传感元件，发生SPR效应的光信号由多模传输光纤导出，斜入射到光盘表面，利用网络摄像头对光盘表面的彩色光带进行提取，传输到电脑进行数据处理。
2)当待测样品流入传感元件表面，利用网络摄像头每0.5秒记录一次接收到的彩色光带信息，电脑接收光信号数据并进行数据处理，得到光谱图；
3)通过对SPR传感区进行化学处理，可以进行相应的蛋白质生化检测。
Claims (1)
1.一种基于表面等离子体共振的低成本分光成像系统，其特征在于，该低成本分光成像系统包括网络摄像头、光盘、多模传输光纤、传感元件、发光LED、电脑和USB数据线；多模传输光纤与传感元件连接，将带有检测信号的光以一定入射角入射到光盘表面，利用光盘的光栅结构获得一段彩色光带，采用网络摄像头进行光信号的提取，代替光谱仪；利用发光LED做为光源，与传感元件连接，实现低成本的SPR生化检测；所述的入射角不为90°。
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