CN117969461A - 一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统、方法及设备 - Google Patents

一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统、方法及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN117969461A
CN117969461A CN202410151768.2A CN202410151768A CN117969461A CN 117969461 A CN117969461 A CN 117969461A CN 202410151768 A CN202410151768 A CN 202410151768A CN 117969461 A CN117969461 A CN 117969461A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensing
surface plasmon
plasmon resonance
light
resonance imaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202410151768.2A
Other languages
English (en)
Inventor
曾佑君
开东运
牛振霄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN202410151768.2A priority Critical patent/CN117969461A/zh
Publication of CN117969461A publication Critical patent/CN117969461A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/552Attenuated total reflection
    • G01N21/553Attenuated total reflection and using surface plasmons
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N2021/0106General arrangement of respective parts
    • G01N2021/0112Apparatus in one mechanical, optical or electronic block

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明涉及光学传感检测领域,公开了一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统、方法及设备,方法包括利用近红外波段作为激发波长激发光源发出光线;将光线依次经过准直透镜和缩束透镜组进行准直和缩束,得到平行光;平行光经过多滤光片转轮进行光谱选择处理,得到若干不同中心波长的窄带光;若干不同中心波长的窄带光经过起偏器进行偏振方向设置,并通过传感模块对待测样品进行共振传感处理,得到反射光;检偏器将传感模块输出的反射光进行偏振分离,成像透镜组将经过偏振分离的反射光进行成像,探测器接收经过成像透镜组进行成像后的光信号。本发明提高了表面等离子体共振成像传感技术动态范围和灵敏度。

Description

一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统、方法及设备
技术领域
本发明涉及光学传感检测领域,更具体地,涉及一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统、方法及设备。
背景技术
表面等离子体共振(Surface plasmon resonance,SPR)传感技术,作为一种无需标记的光学检测手段,以其实时监测、高灵敏度等特性,在生化分析、食品安全、环境监测等多个领域得到广泛应用。通过与成像技术的结合,发展出了SPR成像(SPRi)技术,该技术可实现对多个检测位点的并行监控,并提供动态的生物分子相互作用信息,包括动力学参数等,从而在基因筛查和药物研发等领域显示出中要的应用潜力。
尽管强度调制SPRi作为商业化仪器中的主流调制模式,以其简单、稳定和低成本的优势被广泛采用,但其存在动态范围有限和灵敏度不高的问题。调制方式通常固定了入射角和波长,这会限制了线性检测范围,使得对不同折射率样本的检测存在误差。此外,受到光源波动及环境噪声的影响,使得该技术灵敏度较低,在10-5RIU量级。
发明内容
本发明为克服现有表面等离子体共振成像传感技术存在的动态范围小和灵敏度低的问题,提出如下技术方案:
第一个方面,本发明提出一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统,包括:光源、准直透镜、缩束透镜组、多滤光片转轮、起偏器、传感模块、检偏器、成像透镜组和探测器;所述传感模块中设置待测样品;
利用近红外波段作为激发波长激发所述光源发出光线
所述光源发出的光线依次经过所述准直透镜和缩束透镜组进行准直和缩束,得到平行光;
所述平行光经过所述多滤光片转轮进行光谱选择处理,得到若干不同中心波长的窄带光;
若干所述不同中心波长的窄带光经过所述起偏器进行偏振方向设置,并通过传感模块对待测样品进行共振传感处理,得到反射光;
所述检偏器将传感模块输出的反射光进行偏振分离,所述成像透镜组将经过偏振分离的反射光进行成像,所述探测器接收经过成像透镜组进行成像后的光信号。
作为优选的技术方案,所述光源为冷光源LED。
作为优选的技术方案,所述缩束透镜组包括两个依次连接的透镜,两个所述依次连接的透镜构成4F系统。
作为优选的技术方案,起偏器的偏振方向为p光方向。
作为优选的技术方案,所述传感模块由耦合棱镜、传感芯片和流通池组成;
所述传感芯片位于耦合棱镜上方,所述流通池位于所述传感芯片上方,待测样品位于所述流通池中。
作为优选的技术方案,所述多滤光片转轮的不同槽中分别装有N个具有特定中心波长的滤光片。
探测器对窄带光进行扫描,获取表面等离子体共振光谱并根据表面等离子体共振光谱计算最佳激发波长;
将最佳激发波长反馈至多滤光片转轮,多滤光片转轮转动至指定滤光片,实现最佳激发波长的选取。
第二个方面,本发明还提出一种强度调制表面等离子体共振成像传感方法,应用于如第一个方面中任一方案所述的强度调制表面等离子体共振成像传感系统,包括:
利用近红外波段作为激发波长激发所述光源发出光线;
将所述光线依次经过准直透镜和缩束透镜组进行准直和缩束,得到平行光;
平行光经过多滤光片转轮进行光谱选择处理,得到若干不同中心波长的窄带光;
若干所述不同中心波长的窄带光经过所述起偏器进行偏振方向设置,并通过传感模块对待测样品进行共振传感处理,得到反射光;
检偏器将传感模块输出的反射光进行偏振分离,成像透镜组将经过偏振分离的反射光进行成像,探测器接收经过成像透镜组进行成像后的光信号。
作为优选的技术方案,所述方法还包括:利用逐点滤波算法对探测器(9)接收的光信号进行降噪处理,其表达式如下所示:
其中,是降噪处理后的输入光信号数据数组i,/>代表前向系数数组j,/>是输入光信号数据数组,n为数据样本数。
作为优选的技术方案,探测器接收经过成像透镜组进行成像后的光信号之后,所述方法还包括:对光信号进行分析,得到待测样品的浓度。
第三个方面,本发明还提出一种电子设备,所述电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其中,所述处理器执行所述程序时实现如第一个方面中任一方案所述的强度调制表面等离子体共振成像传感方法所执行的操作。
本发明的有益效果至少包括:
本发明结合多滤光片转轮,通过获取表面等离子体共振光谱数据实现对最佳激发波长的选取,无需对光路中入射或反射角度进行调整,即可实现对不同样品的动态、原位检测,提高了表面等离子体共振成像传感技术的动态范围。
本发明通过选取近红外波段作为激发波长,对光线进行放大,同时对光线进行降噪处理,可将强度调制表面等离子体共振成像传感技术的灵敏度提高至10-6RIU量级。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的强度调制表面等离子体共振成像传感系统的结构示意图。
图2为本申请实施例所提供的强度调制表面等离子体共振成像传感方法的流程示意图。
图3为本申请实施例所提供的特定待测样品的宽表面等离子体共振光谱曲线图。
图4为本申请实施例所提供的不同折射率样品的表面等离子体共振光谱曲线图。
图5为本申请实施例所提供的不同入射波长下,样品折射率对应的强度变化曲线图。
图6为本申请实施例所提供的对光线进行降噪处理的前后的强度变化量对比图。
图7为本申请实施例所提供的在相同浓度变化范围内的不同通道位点的时间变化曲线图。
图8为本申请实施例所提供的在各组浓度变化范围内不同通道位点的时间变化曲线图。
图9为本申请实施例所提供的5μg/ml羊抗人IgG与100μg/mL人IgG反应曲线和PBS溶液对照组曲线图。
图10为本申请实施例所提供的电子设备的结构示意图。
其中,光源-1,准直透镜-2,缩束透镜组-3,透镜-31,多滤光片转轮-4,起偏器-5,传感模块-6,耦合棱镜-61、传感芯片-62,流通池-63,检偏器-7,成像透镜组-8,探测器-9。
具体实施方式
以下将参照附图和优选的技术方案来说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解,优选的技术方案仅为了说明本发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
在下文描述中,探讨了大量细节,以提供对本发明实施例的更透彻的解释,然而,对本领域技术人员来说,可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的,在其他实施例中,以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备,以避免使本发明的实施例难以理解。
具体而言,图1为本申请实施例所提供的强度调制表面等离子体共振成像传感系统的结构示意图。
如图1所示,该强度调制表面等离子体共振成像传感系统包括:光源1、准直透镜2、缩束透镜组3、多滤光片转轮4、起偏器5、传感模块6、检偏器7、成像透镜组8和探测器9。所述传感模块6中设置待测样品。
在具体实施过程中,利用近红外波段作为激发波长激发所述光源1发出光线
所述光源1发出的光线依次经过所述准直透镜2和缩束透镜组3进行准直和缩束,得到平行光。所述平行光经过所述多滤光片转轮4进行光谱选择处理,得到若干不同中心波长的窄带光。若干所述不同中心波长的窄带光经过所述起偏器5进行偏振方向设置,并通过传感模块6对待测样品进行共振传感处理,得到反射光。所述检偏器7将传感模块6输出的反射光进行偏振分离,所述成像透镜组8将经过偏振分离的反射光进行成像,所述探测器9接收经过成像透镜组8进行成像后的光信号。
可以理解的是,相比于传统的可见光波段,在近红外波长激发下,相同样品折射率所引起的等离子体共振信号变化量更大,因此,采用近红外波段能够提高系统的信噪比。
可选地,在本申请的一个实施例中,所述光源1为冷光源LED。
可以理解的是,通过采用冷光源作为激发光源1,可以避免光源1产生的散斑效应,从而提高传感系统的成像质量和信噪比,该光源1通常在可见光到近红外波长范围内工作。
可选地,在本申请的一个实施例中,所述缩束透镜组3包括两个依次连接的透镜31,两个所述依次连接的透镜31构成4F系统。
可选地,在本申请的一个实施例中,起偏器5的偏振方向为p光方向。
可选地,在本申请的一个实施例中,所述传感模块6由耦合棱镜61、传感芯片62和流通池63组成;
所述传感芯片62位于耦合棱镜61上方,所述流通池63位于所述传感芯片62上方,待测样品位于所述流通池63中。
可选地,在本申请的一个实施例中,所述多滤光片转轮4的不同槽中分别装有N个具有特定中心波长的滤光片。
探测器9对窄带光进行扫描,获取表面等离子体共振光谱并根据表面等离子体共振光谱计算最佳激发波长;将最佳激发波长反馈至多滤光片转轮4,多滤光片转轮4转动至指定滤光片,实现最佳激发波长的选取。
作为示例性的说明,在具体实施过程中,N=6,每当一个滤光片旋转到指定位置时,入射光通过该滤光片,被滤出的特定波长的窄带光随后入射到传感模块上。这时,探测器9开始对每一特定波长的传感面进行成像,同时记录下整个传感面上所有传感点的光强度信号。当多滤光片转轮4完成一个完整的扫描周期后,系统便获得了在这6个特定波长下的传感面光强度信息,即收集到6组光谱数据。接下来,利用光谱多项式拟合算法对收集到的光谱数据进行处理,最终得到6组宽谱的表面等离子共振光谱数据,然后根据6组数据对宽光谱进行计算分析,获得样品的最佳激发波长,多滤光片转轮4会选择最佳的一个滤光片,自动旋转至最佳激发波长所对应的滤光片。
其次,参照附图描述根据本申请实施例提出的强度调制表面等离子体共振成像传感方法。
如图所示,图2是本申请实施例的强度调制表面等离子体共振成像传感方法的流程示意图,该强度调制表面等离子体共振成像传感方法包括以下步骤:
S1:利用近红外波段作为激发波长激发所述光源1发出光线;
为了选择最佳激发波长,在强度调制表面等离子共振技术中,需要获取不同入射波长下的光谱曲线,并进行分析计算以确定最佳激发波长。以图3为例,图3展示了特定样品的宽表面等离子体共振光谱曲线,共振波长=793 nm,最佳激发波长为763 nm和823 nm,这是根据共振波长与最佳线性检测区位于共振波长±30 nm的原则确定的。以模拟数据为例,系统在工作时的步骤是:首先,转轮依次转动,选择6个中心波长(分别为750 nm、770nm、790 nm、810 nm、830 nm和850 nm)的光滤波片;其次,探测器对应记录下这些波长下的传感面强度信息;接着,通过数据拟合获得宽表面等离子共振光谱;之后,分析宽光谱,以确定最佳激发波长;最后,转轮自动旋转至最接近该最佳激发波长的光滤波片位置,例如770nm,实现对样品的传感。
需要注意的是,实际选取的激发波长可能会与理论激发波长存在一定差距。然而,在选定激发波长下,如果样品的折射率变化始终处于线性传感范围之内,这种差异将不会影响系统检测的准确性。
在强度调制表面等离子体共振传感技术中,一旦入射角度和入射波长确定,动态范围通常在RIU量级。为了扩大动态范围,本专利提出了一种多波长算法,在图4中展示了不同折射率样品的表面等离子体共振光谱曲线。可以看出,当入射波长为/>时,折射率对应的强度变化呈线性关系,即在入射波长为/>时,能够准确监测折射率从/>到/>的变化。类似的,当入射波长为/>时,折射率/>对应的强度变化也呈线性关系。通过采用多个入射波长,并合理选择入射波长,可以在不调整角度的情况下获得基于强度调制表面等离子体共振传感技术模式的最佳激发条件。图5为本申请实施例所提供的不同入射波长下,样品折射率对应的强度变化曲线图,采用不同入射波长进行激发可以扩大系统的动态检测范围,以选择最佳激发条件来获得样品初始折射率。
S2:将所述光线依次经过准直透镜2和缩束透镜组3进行准直和缩束,得到平行光;
S3:平行光经过多滤光片转轮4进行光谱选择处理,得到若干不同中心波长的窄带光;
S4:若干所述不同中心波长的窄带光经过所述起偏器5进行偏振方向设置,并通过传感模块6对待测样品进行共振传感处理,得到反射光;
S5:检偏器7将传感模块6输出的反射光进行偏振分离,成像透镜组8将经过偏振分离的反射光进行成像,探测器9接收经过成像透镜组8进行成像后的光信号。
可选地,利用逐点滤波算法对探测器9接收的光信号进行降噪处理,其表达式如下所示:
其中,是降噪处理后的输入光信号数据数组i,/>代表前向系数数组j,/>是输入光信号数据数组,n为数据样本数。如图6所示,其为对光线进行降噪处理的前后的强度变化量对比图,其中左边降噪前的光线强度变化量曲线图,右边降噪后的光线强度变化量曲线图。
可选地,在本申请的一个实施例中,探测器9接收经过成像透镜组8进行成像后的光信号之后,所述方法还包括:对光信号进行分析,得到待测样品的浓度。
作为示例性的说明,系统具有两种工作模式,根据不同情况可以自动切换。在开始检测之前,系统会自动识别三个流通池63的检测通道,并获取每个通道的共振波长。系统通过判断,确定三个通道对应的最大入射波长、最小入射波长/>以及共振波长的相对位移量/>
(1)当10nm时,系统只需要一次选择最佳激发波长,便可实现对在该波长变化范围内不同样品的动态、原位检测。在实验测试中,将不同浓度的盐水注入三个不同的通道中。图7展示了在相同浓度变化范围内的不同通道位点的时间变化曲线,并采用逐点滤波算法对曲线进行降噪处理。曲线浓度变化范围从5%到7%,按体积分数为0.5 %逐步精确增加浓度,浓度范围对应折射率单位从1.34225到1.34595RIU。根据公式/>,计算出系统的灵敏度为2.46/>RIU,其中/>是折射率变化量,/>是系统的均方根噪声。实验结果证明,系统能够实现高灵敏度的检测。
(2)当10nm时,系统需要多次选择最佳激发波长,才能实现对该波长变化范围内不同样品的动态、原位检测。在实验测试中,将0%-2%、5%-7%、10%-12%三组不同浓度范围变化的盐水注入三个不同的通道中。图8展示了在各组浓度变化范围内不同通道位点的时间变化曲线,并采用逐点滤波算法对曲线进行降噪处理。这三组浓度变化范围分别从0%-2%、5%-7%、10%-12%按体积分数为0.5 %逐步精确增加浓度,相应的浓度范围分别对应折射率1.3330-1.3367RIU、1.34225-1.34595RIU和1.35120-1.35490RIU。结果表明,系统对于不同样品的检测具有良好的一致性。
可选地,在本申请的一个实施例中,传感器芯片的处理需要经过以下三个步骤:
1)清洗:使用磷酸盐缓冲盐水(PSB,0.01M,pH=7.3)对传感器芯片进行清洗。
2)固定:将芯片浸入人免疫球蛋白G(IgG)的溶液中,浓度为100 μg/mL,并在摇台上振荡15分钟,随后使用磷酸盐缓冲盐水进行洗涤。
3)封闭:将芯片浸入牛血清白蛋白(BSA)的溶液中,浓度为100 μg/mL,以封闭芯片的非特异性结合位点,再次使用磷酸盐缓冲盐水进行洗涤。
在对传感器芯片进行修饰后,通入羊抗人免疫球蛋白G(5 μg/mL)的溶液,使其发生与人免疫球蛋白G的相互作用。图9为5 μg/ml羊抗人免疫球蛋白G与100 μg/mL人IgG反应曲线和磷酸盐缓冲盐水溶液对照组曲线图。
可以理解的是,本发明结合多滤光片转轮4,通过获取表面等离子体共振光谱数据实现对最佳激发波长的选取,无需对光路中入射或反射角度进行调整,即可实现对不同样品的动态、原位检测,提高了表面等离子体共振成像传感技术的动态范围。本发明通过选取近红外波段作为激发波长,对光线进行放大,同时对光线进行降噪处理,可将强度调制表面等离子体共振成像传感技术的灵敏度提高至RIU量级。本发明兼具操作简单、大动态范围、高灵敏、高通量和高时间分辨率的性能,在分子生物学等领域具有巨大的应用潜力。
图10为本申请实施例提供的电子设备100的结构示意图。该电子设备100包括:存储器101、处理器102及存储在存储器101上并可在处理器102上运行的计算机程序。
处理器102执行程序时实现上述实施例中提供的强度调制表面等离子体共振成像传感方法。
进一步地,电子设备100还包括:通信接口103,用于存储器101和处理器102之间的通信。
存储器101可能包含高速RAM(RandomAccessMemory,随机存取存储器)存储器,也可能还包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器101、处理器102和通信接口103独立实现,则通信接口103、存储器101和处理器102可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是ISA(IndustryStandardArchitecture,工业标准体系结构)总线、PCI(PeripheralComponent,外部设备互连)总线或EISA(ExtendedIndustryStandardArchitecture,扩展工业标准体系结构)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图10中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的,在具体实现上,如果存储器101、处理器102及通信接口103,集成在一块芯片上实现,则存储器101、处理器102及通信接口103可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器102可能是一个CPU(CentralProcessingUnit,中央处理器),或者是ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,特定集成电路),或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如上的强度调制表面等离子体共振成像传感方法。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对中要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“N个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解,本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如,如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列,现场可编程门阵列等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统,其特征在于,包括:光源(1)、准直透镜(2)、缩束透镜组(3)、多滤光片转轮(4)、起偏器(5)、传感模块(6)、检偏器(7)、成像透镜组(8)和探测器(9);所述传感模块(6)中设置待测样品;
利用近红外波段作为激发波长激发所述光源(1)发出光线
所述光源(1)发出的光线依次经过所述准直透镜(2)和缩束透镜组(3)进行准直和缩束,得到平行光;
所述平行光经过所述多滤光片转轮(4)进行光谱选择处理,得到若干不同中心波长的窄带光;
若干所述不同中心波长的窄带光经过所述起偏器(5)进行偏振方向设置,并通过传感模块(6)对待测样品进行共振传感处理,得到反射光;
所述检偏器(7)将传感模块(6)输出的反射光进行偏振分离,所述成像透镜组(8)将经过偏振分离的反射光进行成像,所述探测器(9)接收经过成像透镜组(8)进行成像后的光信号。
2.根据权利要求1所述的强度调制表面等离子体共振成像传感系统,其特征在于,所述光源(1)为冷光源LED。
3.根据权利要求1所述的强度调制表面等离子体共振成像传感系统,其特征在于,所述缩束透镜组(3)包括两个依次连接的透镜(31),两个所述依次连接的透镜(31)构成4F系统。
4.据权利要求1所述的强度调制表面等离子体共振成像传感系统,其特征在于,起偏器(5)的偏振方向为p光方向。
5.根据权利要求1所述的强度调制表面等离子体共振成像传感系统,其特征在于,所述传感模块(6)由耦合棱镜(61)、传感芯片(62)和流通池(63)组成;
所述传感芯片(62)位于耦合棱镜(61)上方,所述流通池(63)位于所述传感芯片(62)上方,待测样品位于所述流通池(63)中。
6.根据权利要求1所述的强度调制表面等离子体共振成像传感系统,其特征在于,所述多滤光片转轮(4)的不同槽中分别装有N个具有特定中心波长的滤光片;
探测器(9)对窄带光进行扫描,获取表面等离子体共振光谱并根据表面等离子体共振光谱计算最佳激发波长;
将最佳激发波长反馈至多滤光片转轮(4),多滤光片转轮(4)转动至指定滤光片,实现最佳激发波长的选取。
7.一种强度调制表面等离子体共振成像传感方法,应用于如权利要求1~6任一项所述的强度调制表面等离子体共振成像传感系统中,其特征在于,包括:
利用近红外波段作为激发波长激发所述光源(1)发出光线;
将所述光线依次经过准直透镜(2)和缩束透镜组(3)进行准直和缩束,得到平行光;
平行光经过多滤光片转轮(4)进行光谱选择处理,得到若干不同中心波长的窄带光;
若干所述不同中心波长的窄带光经过所述起偏器(5)进行偏振方向设置,并通过传感模块(6)对待测样品进行共振传感处理,得到反射光;
检偏器(7)将传感模块(6)输出的反射光进行偏振分离,成像透镜组(8)将经过偏振分离的反射光进行成像,探测器(9)接收经过成像透镜组(8)进行成像后的光信号。
8.根据权利要求7所述的强度调制表面等离子体共振成像传感方法,其特征在于,所述方法还包括:利用逐点滤波算法对探测器(9)接收的光信号进行降噪处理,其表达式如下所示:
其中,是降噪处理后的输入光信号数据数组i, />代表前向系数数组j,/>是输入光信号数据数组,n为数据样本数。
9.根据权利要求7所述的强度调制表面等离子体共振成像传感方法,其特征在于,探测器(9)接收经过成像透镜组(8)进行成像后的光信号之后,所述方法还包括:对光信号进行分析,得到待测样品的浓度。
10.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其中,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7~9任一项所述的强度调制表面等离子体共振成像传感方法所执行的操作。
CN202410151768.2A 2024-02-02 2024-02-02 一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统、方法及设备 Pending CN117969461A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410151768.2A CN117969461A (zh) 2024-02-02 2024-02-02 一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统、方法及设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410151768.2A CN117969461A (zh) 2024-02-02 2024-02-02 一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统、方法及设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117969461A true CN117969461A (zh) 2024-05-03

Family

ID=90847593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410151768.2A Pending CN117969461A (zh) 2024-02-02 2024-02-02 一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统、方法及设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117969461A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4905169A (en) Method and apparatus for simultaneously measuring a plurality of spectral wavelengths present in electromagnetic radiation
US10393657B2 (en) SPR detection system and method
KR101983400B1 (ko) 2차원 샘플 어레이의 검출 및 이미징을 위한 시스템 및 방법
EP0363467B1 (en) Waveguide sensor
JP6134719B2 (ja) 試料配列の自己対照型検出及び撮像のためのシステム及び方法
CA2604661A1 (en) Method and applications to enhance and image optical signals from biological objects
JP2002540423A (ja) 分析システム
US8330959B2 (en) Multi-channel surface plasmon resonance instrument
CN110927121B (zh) 一种基于白光干涉光谱的相位型spr检测装置及方法
CN102519944A (zh) 用于lid生物传感器谐振检测的优化方法
Chen et al. Fast spectral surface plasmon resonance imaging sensor for real-time high-throughput detection of biomolecular interactions
CN111208114A (zh) 表面增强拉曼散射/荧光结合spr传感的检测方法及装置
CN212321444U (zh) 表面增强拉曼散射结合spr传感的检测装置
US7006219B2 (en) Biological imager
CN108627247A (zh) 傅里叶变换光谱仪和用于运行傅里叶变换光谱仪的方法
US7057731B2 (en) Measuring method and apparatus using attenuated total reflection
CN117969461A (zh) 一种强度调制表面等离子体共振成像传感系统、方法及设备
US6678053B2 (en) Sensor utilizing attenuated total reflection
CN112098371A (zh) 一种基于双波长差值的强度型SPRi传感系统及方法
CN111272732A (zh) 一种拉曼光谱仪及拉曼光谱拼接方法
CN1366175A (zh) Ccd光栅集成全波长光谱仪
US20120327406A1 (en) Apparatus and method for characterizing an electromagnetic signal using spectral analysis
EP4413350A1 (en) Apparatus and method for multi-characteristic measurement of radiation properties
JP2002195945A (ja) 全反射減衰を利用したセンサー
JP2010107206A (ja) 特定物質濃度計測方法及び特定物質濃度計測装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination