CN112525862B - 表面电磁模式共振高光谱成像传感器的共振波长确定方法 - Google Patents
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Abstract
一种表面电磁模式共振高光谱成像传感器的共振波长确定方法，包括以下步骤：利用高光谱成像仪分别测量宽带光源的发射光谱原始曲线和表面电磁模式共振结构的共振光谱原始曲线；将发射光谱原始曲线转换为发射光谱辐射度曲线，将共振光谱原始曲线转换为共振光谱辐射度曲线，共振光谱辐射度曲线包括共振吸收曲线段和非共振曲线段；以发射光谱辐射度曲线为拟合模型，对共振光谱辐射度曲线中的非共振曲线段进行整体拟合，得到传感器在无共振吸收时的辐射度最佳拟合曲线；将共振光谱辐射度曲线除以辐射度最佳拟合曲线得到反射率光谱曲线；对反射率光谱曲线中的共振吸收谷进行拟合确定共振波长。本发明能够准确计算共振波长，提高了传感器品质因素。
Description
技术领域
本发明涉及表面电磁模式共振光谱传感技术领域，尤其涉及一种表面电磁模式共振高光谱成像传感器的共振波长确定方法。
背景技术
表面等离子体共振(SPR)传感技术具有灵敏度高、表面选择性好、免标记、抗电磁干扰、可原位实时检测等优点，被广泛应用于生物、化学、医学等领域。SPR传感方法分为波长检测型、角度检测型、相位检测型、和强度检测型四种类型，其中波长检测型设备简单、操作方便、动态范围广，是较为常用的方法。在波长检测过程中，利用CCD光谱仪获得的SPR共振光谱原始曲线的形状与所用光谱仪的仪器响应函数直接相关。光谱仪的仪器响应函数会使得实测SPR共振光谱原始曲线包含的共振吸收谷展宽、对称性变差、共振波长(即谷底位置)发生偏移等现象，从而使得实测SPR共振光谱原始曲线与仿真计算得到的SPR共振光谱在形状上具有很大差别，这不利于SPR共振波长的准确确定。
表面电磁模式共振传感器的反射率光谱曲线形状对于共振波长的准确确定有一定影响，通常采用TE偏振模式下得到的光谱或其他非共振光谱作为参考光谱，用原始光谱除以参考光谱计算得到反射率光谱曲线。但是，很多情况下，这种方法计算得到的反射率曲线与基于菲涅尔公式理论计算得到的反射率曲线的形状差异较大，甚至产生更宽的半峰宽，造成严重的不对称性，对后续共振波长的准确判定造成干扰。因此，为了更加准确地确定共振波长，选择合适的光谱校准方法获取反射率光谱曲线和计算共振波长显得尤为重要。
常用的共振波长确定方法有：一阶导数零点法、局部相似性匹配法、函数拟合法、质心法及由质心法衍生的其他算法如加权质心法、无基线质心法等。这些方法虽然能够较为准确地计算共振波长，但还存在一些不足，例如，一阶导数零点法和局部相似性匹配法运算速度快但易受噪声影响，质心法对光谱波形的非对称性比较敏感，所计算的共振波长会产生不确定的偏移量，函数拟合法的抗噪声能力强，分辨精度较高，但对共振区域进行拟合时采用的函数形式是固定的，其运算速度和准确性无法兼顾。所以，需要更加优化的光谱信号处理方法来准确快速地计算出共振波长。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种表面电磁模式共振高光谱成像传感器的共振波长确定方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种表面电磁模式共振高光谱成像传感器的共振波长确定方法，所述传感器包括宽带光源、表面电磁模式共振结构和高光谱成像仪，包括以下步骤：
利用高光谱成像仪测量所述宽带光源的发射光谱原始曲线，然后基于所述高光谱成像仪的仪器响应函数将测得的发射光谱原始曲线转换为与仪器响应无关的发射光谱辐射度曲线；
将所述表面电磁模式共振结构设置于所述宽带光源和高光谱成像仪之间，利用所述宽带光源发出的线偏振平行光共振激励所述表面电磁模式共振结构中的表面电磁模式，然后利用所述高光谱成像仪获取所述表面电磁模式共振结构的共振图像和与所述共振图像对应的共振光谱原始曲线；
基于所述高光谱成像仪的仪器响应函数将所述共振光谱原始曲线转换为与仪器响应无关的共振光谱辐射度曲线，所述共振光谱辐射度曲线包括共振吸收曲线段和非共振曲线段；
以所述宽带光源的发射光谱辐射度曲线为拟合模型，对所述共振光谱辐射度曲线中的非共振曲线段进行整体拟合，得到所述传感器在无共振吸收时的辐射度最佳拟合曲线，所述辐射度最佳拟合曲线覆盖共振光谱的整个波长范围；
计算所述共振光谱辐射度曲线和辐射度最佳拟合曲线的辐射度比值，得到所述辐射度比值随波长变化的反射率光谱曲线，所述反射率光谱曲线包括至少一个共振吸收谷；
采用阶数自适应的多项式函数对所述反射率光谱曲线中的共振吸收谷进行拟合，得到共振吸收谷拟合曲线，利用所述共振吸收谷拟合曲线确定共振波长。
从上述技术方案可以看出，本发明的表面电磁模式共振高光谱成像传感器的共振波长确定方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)本发明利用高光谱成像仪的仪器响应函数将表面电磁模式共振光谱原始曲线转换为共振光谱辐射度曲线，使得共振光谱不受测量系统任何部件的干扰，消除了系统误差。
(2)本发明基于共振光谱辐射度曲线及其拟合曲线计算得到反射率曲线，所得反射率曲线与基于菲涅尔公式理论计算得到的反射率曲线形状比较接近，更符合理论计算。
(3)本发明基于辐射度校正计算得到的反射率曲线具有半峰宽小和对称性好的优势，非常有利于共振波长的准确确定。
(4)本发明采用辐射度校正和阶数自适应的多项式拟合方法校准共振波长，提高了表面电磁模式共振传感器的品质因数，有利于改善传感器的性能，品质因数的计算公式如下：
其中，S是传感器的灵敏度，Δλ是共振光谱的半峰全宽。
(5)本发明提出的表面电磁模式共振波长确定方法运算速度快、鲁棒性强、稳定性好，为表面电磁模式共振光谱数据处理提供了有力的工具。
附图说明
图1是本发明表面电磁模式共振波长确定方法的流程图；
图2是本发明实施例1利用高光谱成像仪获取的宽带光源的光谱，其中：
A图是本发明实施例1所用宽带光源的发射光谱原始曲线，
B图是本发明实施例1所用宽带光源发射光谱的辐射度曲线；
图3是本发明实施例1利用高光谱成像仪测得的共振图像和共振光谱原始曲线，其中：
A图为高光谱共振图像，
B图是对应于共振图像中A(545，530)、B(526，511)、C(560，502)三个像素点的共振光谱原始曲线，
C图是经过均值滤波降噪处理后的三个像素点的共振光谱；
图4是本发明实施例1的共振光谱的辐射度曲线及辐射度曲线拟合示意图，其中：
A图为像素点A(545，530)的共振光谱的辐射度曲线及拟合曲线，B图为像素点B(526，511)的共振光谱的辐射度曲线及拟合曲线，C图为像素点C(560，502)的共振光谱的辐射度曲线及拟合曲线；
图5是分别采用常规方法、本发明涉及的辐射度校正方法和菲涅尔公式理论计算得到的本发明实施例1的反射率曲线的比较，其中：
A图为三种方法得到的像素点A(545，530)的反射率曲线，
B图为三种方法得到的像素点B(526，511)的反射率曲线，
C图为三种方法得到的像素点C(560，502)的反射率曲线；
图6是采用本发明涉及的阶数自适应多项式拟合方法对本发明实施例1中像素点A(545，530)的反射率曲线的拟合示意图，其中：
A图为像素点A(545，530)的反射率曲线的2阶多项式函数拟合示意图，
B图为像素点A(545，530)的反射率曲线的3阶多项式函数拟合示意图，
C图为像素点A(545，530)的反射率曲线的4阶多项式函数拟合示意图，
D图为像素点A(545，530)的反射率曲线的5阶多项式函数拟合示意图；
图7是采用本发明涉及的阶数自适应多项式拟合方法对本发明实施例1中像素点B(526，511)的反射率曲线的拟合示意图，其中：
A图为像素点B(526，511)的反射率曲线的2阶多项式函数拟合示意图，
B图为像素点B(526，511)的反射率曲线的3阶多项式函数拟合示意图，
C图为像素点B(526，511)的反射率曲线的4阶多项式函数拟合示意图，
D图为像素点B(526，511)的反射率曲线的5阶多项式函数拟合示意图；
图8是采用本发明涉及的阶数自适应多项式拟合方法对本发明实施例1中像素点C(560，502)的反射率曲线的拟合示意图，其中：
A图为像素点C(560，502)的反射率曲线的2阶多项式函数拟合示意图，
B图为像素点C(560，502)的反射率曲线的3阶多项式函数拟合示意图，
C图为像素点C(560，502)的反射率曲线的4阶多项式函数拟合示意图，
D图为像素点C(560，502)的反射率曲线的5阶多项式函数拟合示意图；
图9是本发明实施例2的共振芯片在不同NaCl溶液浓度下测得的共振光谱和反射率曲线，其中：
A图为选取的共振区域大小示意图，
B图为所选共振区域在不同NaCl溶液浓度下的共振光谱原始曲线，
C图为常规方法计算得到的不同NaCl溶液浓度下的反射率曲线，
D图为本发明方法计算得到的不同NaCl溶液浓度下的反射率曲线。
具体实施方式
本发明提供了表面电磁模式共振高光谱成像传感器的共振波长确定方法，首先分别获取宽带光源的发射光谱辐射度曲线和表面电磁模式共振结构的共振光谱辐射度曲线，以消除系统误差的干扰，然后利用发射光谱辐射度曲线与共振光谱的非共振曲线段的变化趋势相一致的特点，以发射光谱辐射度曲线为拟合模型，对共振光谱辐射度曲线的非共振曲线段进行全波长拟合，得到传感器非共振吸收波长区间的辐射度最佳拟合曲线，该辐射度最佳拟合曲线除了在传感器共振吸收波长区间与所述共振光谱辐射度曲线不重合外，在其余非共振波长区间与共振光谱辐射度曲线几乎重合。再结合有共振吸收的共振光谱辐射度曲线与辐射度最佳拟合曲线的比值来确定反射率光谱曲线，该反射率光谱曲线具有半峰宽小和对称性好的优势，通过对反射光谱曲线的共振吸收谷进行多项式拟合从而准确确定共振波长。
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，对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
在本发明的第一个示例性实施例中，提供了一种表面电磁模式共振高光谱成像传感器的共振波长确定方法，该传感器包括宽带光源、表面电磁模式共振结构和高光谱成像仪。图1为本发明的共振波长确定方法的流程图，如图1所示，本发明的共振波长确定方法包括以下步骤：
步骤1：利用高光谱成像仪测量所述宽带光源的发射光谱原始曲线，基于高光谱成像仪的仪器响应函数将测得的发射光谱原始曲线转换为与仪器响应无关的发射光谱辐射度曲线。
在不同的实施例中，高光谱成像仪可以是市售的高光谱成像仪，也可以是自主研制的高光谱成像仪，在本实施例中，是以GaiaField Pro V10E便携式高光谱成像仪(四川双利合谱公司)为例，都具有给定的仪器响应函数。
容易理解，仪器响应函数是光源的发射光谱辐射度曲线与发射光谱原始曲线之间的映射，其中发射光谱辐射度曲线反映的是光源本身的发光特性，而发射光谱原始曲线则是高光谱成像仪所探测到的对光源的发射光谱响应曲线，也即该发射光谱原始曲线包含高光谱成像仪的仪器响应函数的影响。
宽带光源为能够发出可见-近红外线偏振平行光，其发射光谱连续平滑。在本实施例中，宽带光源以AVALIGHT-HAL-S-MINI型卤钨灯(北京爱万提斯公司)为例，高光谱成像仪获取的宽带光源的发射光谱如图2所示，图2A是宽带光源的发射光谱原始曲线，由于高光谱成像仪对于700nm左右具有较高的探测灵敏度而形成峰值，图2B是宽带光源发射光谱的辐射度曲线，反映的是宽带光源本身的发光特性，在光谱范围内具有强度随波长单调递增的变化规律。
步骤2：将表面电磁模式共振结构设置于宽带光源和高光谱成像仪之间，利用宽带光源发出的线偏振平行光共振激励表面电磁模式共振结构中的表面电磁模式，然后利用高光谱成像仪获取表面电磁模式共振结构的共振图像和与所述共振图像对应的共振光谱原始曲线。
表面电磁模式共振结构为本领域常规结构，包括耦合棱镜、样品池和表面电磁模式共振芯片，表面电磁模式共振芯片紧夹于耦合棱镜与样品池之间，且表面电磁模式共振芯片的敏感表面暴露于样品池内。
由于耦合棱镜的表面反射的波长依赖性，在宽带光源发出的光射入耦合棱镜前测得的发射光谱辐射度曲线与从耦合棱镜后射出后测得的发射光谱辐射度曲线稍有差异，因此在测量过程中，优选可以在表面电磁模式共振芯片与耦合棱镜贴合之前，通过对宽带光源发出的光在穿过耦合棱镜之后入射至高光谱成像仪进行测量来获取发射光谱辐射度曲线，确保后续拟合的准确性。在本实施例中，耦合棱镜以45°/45°/90°玻璃棱镜(633nm波长对应的折射率为1.799，北京北东光电自动化开发公司)为例；在其他实施例中，耦合棱镜还可以是集成于表面电磁模式共振芯片上的耦合光栅。
在不同的实施例中，表面电磁模式共振芯片包括但不限于表面等离子体共振芯片、长程表面等离子体共振芯片、局域表面等离子体共振芯片、光波导共振芯片、等离子体波导共振芯片或光子晶体共振芯片等。在本实施例中，表面电磁模式共振芯片以1mm厚玻璃基片/50nm厚金银合金薄膜/多孔二氧化钛薄膜结构的等离子体波导共振传感芯片为例。
由此，利用高光谱成像仪获取的共振图像和共振光谱如图3所示，图3A是本实施例的高光谱共振图像，图3B是对应于共振图像中A(545，530)、B(526，511)、C(560，502)三个像素点的共振光谱原始曲线，图3C是分别经过均值滤波降噪处理后的三个像素点的共振光谱，降噪处理可以排除噪声对于后续步骤的数据处理和计算的干扰。在其他实施例中，前述共振光谱原始曲线还可以对应于共振图像中由多个像素组成的局部区域。
步骤3：基于高光谱成像仪的仪器响应函数将共振光谱原始曲线转换为与仪器响应无关的共振光谱辐射度曲线，该共振光谱辐射度曲线包括共振吸收曲线段和非共振曲线段。
本步骤中，由于共振光谱辐射度曲线是具有与发射光谱辐射度曲线相一致的特定变化规律，因此将偏离这一变化规律的曲线段确定为共振吸收曲线段，如图4A～4B中的虚线所示的共振光谱辐射度曲线，将其中不满足发射光谱辐射度曲线的单调递增规律的曲线段确定为共振吸收曲线段，而除去共振吸收曲线段之外的其余曲线段为非共振曲线段。
步骤4：以宽带光源的发射光谱辐射度曲线为拟合模型，对共振光谱辐射度曲线中的非共振曲线段进行整体拟合，得到传感器在无共振吸收时的辐射度最佳拟合曲线，辐射度最佳拟合曲线覆盖共振光谱的整个波长范围。
容易理解，以宽带光源的发射光谱辐射度曲线为拟合模型，对共振光谱辐射度曲线中的非共振曲线段进行整体拟合而得到的辐射度最佳拟合曲线具有与发射光谱辐射度曲线相同的变化趋势，也即若发射光谱辐射度曲线为二次函数曲线，则辐射度最佳拟合曲线也同样为二次函数曲线。
图4为本实施例的三个像素点的共振光谱的辐射度曲线及辐射度曲线拟合示意图，其中图4A是像素点A(545，530)的共振光谱辐射度曲线以及拟合曲线，辐射度曲线的非共振曲线段拟合函数为y＝0.1048x2+45.7529x-31984；图4B是像素点B(526，511)的共振光谱辐射度曲线以及拟合曲线，辐射度曲线的非共振曲线段拟合函数为y＝0.0914x2+7.2304x-13129；图4C是像素点C(560，502)的共振光谱辐射度曲线以及拟合曲线，辐射度曲线的非共振曲线段拟合函数为y＝0.1089x2-7.6068x-9747.6。可以看出，本实施例拟合得到的辐射度最佳拟合曲线为满足单调递增规律的单调函数曲线，利用所述辐射度最佳拟合曲线得到的反射率光谱曲线中的反射率最大值不大于1。
步骤5：计算共振光谱辐射度曲线和辐射度最佳拟合曲线的辐射度比值，得到辐射度比值随波长变化的反射率光谱曲线，该反射率光谱曲线包括至少一个共振吸收谷。
本实施例中以本发明的辐射度校正方法计算得到的三个像素点的反射率曲线如图5A～5C中的实线曲线所示，常规方法则是将实验测得非共振光谱如宽带光源的发射光谱原始曲线作为参考光谱，将实验测得的三个像素点的共振光谱原始曲线除以该发射光谱原始曲线得到反射率曲线，如图5A～5C中的短划线曲线所示，理论计算则是依据菲涅尔反射率公式计算得到的反射率曲线，如图5A～5C中的点曲线所示。
通过三者比较可以看出，本发明将无共振吸收时的辐射度最佳拟合曲线作为参考光谱，将共振光谱辐射度曲线除以辐射度最佳拟合曲线，计算得到反射率光谱曲线，该反射率光谱曲线与基于菲涅尔公式理论计算得到的反射率曲线形状比较接近，更符合理论计算，具有半峰宽小和对称性好的优势。
步骤6：采用阶数自适应的多项式函数对所述反射率光谱曲线中的共振吸收谷进行拟合，得到共振吸收谷拟合曲线，利用所述共振吸收谷拟合曲线确定共振波长。
为了更准确地根据反射率光谱曲线确定共振波长，本实施例中采用结束自适应的多项式函数对反射率光谱曲线中的共振吸收谷进行拟合，从2阶多项式函数拟合开始，拟合优度目标值为0.999。为了同时满足共振波长计算的简便性和准确性，前述阶数自适应的多项式函数的最高阶数不大于5，拟合优度不小于0.99。
图6是像素点A(545，530)的反射率曲线拟合示意图，当多项式由2阶增加到5阶时，拟合优度值分别为：0.9823、0.997、0.9997、0.9999，说明当拟合函数为4阶多项式函数时即可满足拟合优度目标值，所采用的多项式函数为y＝-3.667×10-7x4+7.8539×10-4x3-0.63x2+224.2998x-29905，所计算的共振波长为541.1nm。
图7是像素点B(526，511)的反射率曲线拟合示意图，当多项式由2阶增加到5阶时，拟合优度值分别为：0.9758、0.9992、0.9998、0.9999，说明当拟合函数为3阶多项式函数时即可满足拟合优度目标值，所采用的多项式函数为y＝-8.2949×10-7x3+0.014x2-7.8535x+1467.2，所计算的共振波长为539.4nm。
图8是像素点C(560，502)的反射率曲线拟合示意图，当多项式由2阶增加到5阶时，拟合优度值分别为：0.9723、0.999、0.9999、0.9999，说明当拟合函数为3阶多项式函数时即可满足拟合优度目标值，所采用的多项式函数为y＝-8.5254×10-6x3+0.0143x2-8.0352x+1498.3，所计算的共振波长为539.4nm。
至此，本发明第一个实施例表面电磁模式高光谱成像传感器的共振波长确定方法介绍完毕。
实施例2
在本发明的第二个示例性实施例中，提供了本发明表面电磁模式高光谱成像传感器的共振波长确定方法在提高表面电磁模式共振传感器的品质因数的效果验证。
在本实施例中，宽带光源以AVALIGHT-HAL-S-MINI型卤钨灯(北京爱万提斯公司)为例，耦合棱镜以45°/45°/90°玻璃棱镜(633nm波长对应的折射率为1.799，北京北东光电自动化开发公司)为例，高光谱成像仪以GaiaField Pro V10E便携式高光谱成像仪(四川双利合谱公司)为例，表面电磁模式共振芯片以1mm厚玻璃基片/50nm厚金银合金薄膜/多孔PMMA薄膜结构的表面等离子体共振(SPR)传感芯片为例，SPR传感器品质因数FOM的计算公式如下：
在本实施例中，以去离子水作为溶剂，分别配制了一系列浓度为0.00％、0.57％、1.08％、2.01％、3.00％、4.14％、5.10％、6.06％、7.16％、7.91％的NaCl标准溶液，使用阿贝折射仪(室温21±0.3℃)测得它们的折射率分别为1.3330、1.3341、1.3348、1.3365、1.3382、1.3402、1.3418、1.3435、1.3455、1.3470。将各折射率溶液置于样品池中，利用高光谱成像仪采集了每种折射率溶液下对应于图9A中含有74×74个像素点的整个共振区域的共振光谱原始曲线如图9B所示，图9C和图9D是不同折射率溶液下的共振光谱原始曲线分别采用常规方法和本发明涉及的辐射度校正方法得到的反射率曲线。经过计算得到，本发明与传统方法得到的平均半峰全宽分别为95nm和295nm，品质因数分别为27.13RIU-1和8.82RIU-1，验证了本发明方法具有提高传感器品质因数的有益效果，帮助改善了传感器的性能。
上文已经结合附图对本发明的两个实施例进行了详细描述，但需要说明的是，在附图或说明书正文中，未具体描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，因此并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
综上所述，本发明的表面电磁模式共振高光谱成像传感器的共振波长确定方法所得到的反射率曲线具有半峰宽小和对称性好的优势，非常有利于准确计算共振波长；计算得到的共振波长使传感器具有更高的品质因数，有利于改善SPR传感器的性能；消除了系统误差，运算速度快，鲁棒性强，稳定性好，为SPR数据处理提供了有力的工具。
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，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 (10)
1.一种表面电磁模式共振高光谱成像传感器的共振波长确定方法，所述传感器包括宽带光源、表面电磁模式共振结构和高光谱成像仪，其特征在于，包括以下步骤：
利用高光谱成像仪测量所述宽带光源的发射光谱原始曲线，然后基于所述高光谱成像仪的仪器响应函数将测得的所述发射光谱原始曲线转换为与仪器响应无关的发射光谱辐射度曲线；
将所述表面电磁模式共振结构设置于所述宽带光源和高光谱成像仪之间，利用所述宽带光源发出的线偏振平行光共振激励所述表面电磁模式共振结构中的表面电磁模式，然后利用所述高光谱成像仪获取所述表面电磁模式共振结构的共振图像和与所述共振图像对应的共振光谱原始曲线；
基于所述高光谱成像仪的仪器响应函数将所述共振光谱原始曲线转换为与仪器响应无关的共振光谱辐射度曲线，所述共振光谱辐射度曲线包括共振吸收曲线段和非共振曲线段；
以所述宽带光源的发射光谱辐射度曲线为拟合模型，对所述共振光谱辐射度曲线中的非共振曲线段进行整体拟合，得到所述传感器在无共振吸收时的辐射度最佳拟合曲线，所述辐射度最佳拟合曲线覆盖所述共振光谱原始曲线的整个波长范围；
计算所述共振光谱辐射度曲线与辐射度最佳拟合曲线的辐射度比值，得到所述辐射度比值随波长变化的反射率光谱曲线，所述反射率光谱曲线包括至少一个共振吸收谷；
采用阶数自适应的多项式函数对所述反射率光谱曲线中的共振吸收谷进行拟合，得到共振吸收谷拟合曲线，利用所述共振吸收谷拟合曲线确定共振波长。
2.根据权利要求1所述的共振波长确定方法，其特征在于，所述表面电磁模式共振结构包括耦合棱镜、样品池和表面电磁模式共振芯片，所述表面电磁模式共振芯片紧夹于所述耦合棱镜与样品池之间，且所述表面电磁模式共振芯片的敏感表面暴露于样品池内。
3.根据权利要求2所述的共振波长确定方法，其特征在于，所述表面电磁模式共振芯片，包括表面等离子体共振芯片、长程表面等离子体共振芯片、局域表面等离子体共振芯片、光波导共振芯片、等离子体波导共振芯片或光子晶体共振芯片。
4.根据权利要求2所述的共振波长确定方法，其特征在于，所述耦合棱镜被集成于所述表面电磁模式共振芯片上的耦合光栅所替代。
5.根据权利要求2所述的共振波长确定方法，其特征在于，所述宽带光源能够发出可见-近红外线偏振平行光，其发射光谱连续平滑；和/或在利用高光谱成像仪测量所述宽带光源的发射光谱原始曲线时，将所述耦合棱镜单独设置于所述宽带光源和高光谱成像仪之间，使所述宽带光源发出的光穿过所述耦合棱镜后入射至高光谱成像仪。
6.根据权利要求1所述的共振波长确定方法，其特征在于，所述共振光谱原始曲线是所述共振图像上任一像素对应的共振光谱原始曲线，或是共振图像上多个像素组成的局部区域对应的共振光谱原始曲线。
7.根据权利要求1所述的共振波长确定方法，其特征在于，在将共振光谱原始曲线转换为共振光谱辐射度曲线之前，对所述共振光谱原始曲线进行降噪处理。
8.根据权利要求1所述的共振波长确定方法，其特征在于，所述辐射度最佳拟合曲线为单调函数曲线，利用所述辐射度最佳拟合曲线得到的反射率光谱曲线中的反射率最大值不大于1。
9.根据权利要求8所述的共振波长确定方法，其特征在于，所述单调函数曲线为阶数不大于5的多项式函数曲线。
10.根据权利要求1所述的共振波长确定方法，其特征在于，所述阶数自适应的多项式函数的最高阶数不大于5，拟合优度不小于0.99。
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