FI84940C - SENSOR SOM AER BASERAD PAO YTPLASMONRESONANSFENOMENET. - Google Patents

SENSOR SOM AER BASERAD PAO YTPLASMONRESONANSFENOMENET. Download PDF

Info

Publication number
FI84940C
FI84940C FI901186A FI901186A FI84940C FI 84940 C FI84940 C FI 84940C FI 901186 A FI901186 A FI 901186A FI 901186 A FI901186 A FI 901186A FI 84940 C FI84940 C FI 84940C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
light
layer
light source
measuring
sensor
Prior art date
Application number
FI901186A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI901186A0 (en
FI84940B (en
FI901186A (en
Inventor
Janusz W Sadowski
Original Assignee
Valtion Teknillinen
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 Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Priority to FI901186A priority Critical patent/FI84940C/en
Publication of FI901186A0 publication Critical patent/FI901186A0/en
Publication of FI901186A publication Critical patent/FI901186A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI84940B publication Critical patent/FI84940B/en
Publication of FI84940C publication Critical patent/FI84940C/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

8494084940

Pintaplasmonresonanssi-ilmiöön perustuva sensoriA sensor based on the surface plasmon resonance phenomenon

Keksintö kohdistuu sensoriin, jossa käytetään hyväksi pintaplasmonresonanssi-ilmiötä, ja joka on tarkoitettu 5 erilaisten aineiden, kuten kaasujen ja nesteiden analyysiin ja jonka piirteet on esitetty patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa.The invention relates to a sensor which exploits the phenomenon of surface plasmon resonance and which is intended for the analysis of various substances, such as gases and liquids, and the features of which are set out in the preamble of claim 1.

Keksinnön mukaisia sensoreita voidaan käyttää erityi-10 sesti aineiden kemiallisen koostumuksen analyysiin sekä immunologiassa ja entsymologiassa eri reaktioiden toteamiseen sekä seuraamiseen.The sensors according to the invention can be used in particular for the analysis of the chemical composition of substances and in immunology and enzymology for the detection and monitoring of various reactions.

Pintaplasmonresonanssi (surface plasmon resonance) on 15 optinen pintailmiö, joka on viime vuosina otettu käyttöön sensoritekniikassa. Tämän ilmiön teorian ja fysikaalisen kuvauksen osalta viitataan H. Raetherin artikkeliin julkaisussa Phys. Thin Films, 74, ss 237-244 (1977). Pintaplasmon on pintavarauksen tiheys- 20 aalto metallisella pinnalla. Ilmiössä p-polarisoitunut valonsäde, joka tulee eristeen ja metallin rajapinnalle, menettää selvästi intensiteettiään tietyllä . heijastuskulmalla em. resonanssi-ilmiön johdosta.Surface plasmon resonance is an optical surface phenomenon that has been introduced in sensor technology in recent years. For a theory and physical description of this phenomenon, reference is made to H. Raether's article in Phys. Thin Films, 74, pp. 237-244 (1977). The surface plasmon is a surface charge density wave on a metallic surface. In the phenomenon, the p-polarized light beam that arrives at the interface between the insulator and the metal clearly loses its intensity at a certain rate. at the reflection angle due to the above-mentioned resonance phenomenon.

Tämän kulman määrää ensinnäkin metallipinnan vieressä 25 olevan eristeen eristeominaisuudet sekä itse metallipinnan ominaisuudet. Käytännössä metallipinta muodostuu ohuen metallikalvon siitä pinnasta, joka on valoa läpäisevään eristemateriaaliin päin. Resonanssi-ilmiöön vaikuttavat kuitenkin myös tämän ohuen metal-30 likalvon toisella puolella vallitsevat olosuhteet, minkä johdosta tähän ilmiöön perustuvaa mittaustekniikkaa on laajasti käytetty erilaisissa analyyseissä ja tältä osin viitataan mm. GB-patenttihakemusjulkaisuun 2197065 sekä eurooppalaiseen patenttihakemus julkaisuun 35 326291.This angle is first determined by the insulating properties of the insulator adjacent to the metal surface 25 as well as the properties of the metal surface itself. In practice, the metal surface is formed by the surface of the thin metal film facing the light-transmitting insulating material. However, the resonance phenomenon is also affected by the conditions on the other side of this thin metal-30 dirt film, as a result of which the measurement technique based on this phenomenon has been widely used in various analyzes. GB patent application publication 2197065 and European patent application publication publication 35 326291.

Edellä mainituissa julkaisuissa esitetyissä laitteissa mitataan yleensä resonanssi-ilmiön riippuvuutta pinnalle tulevan valon heijastuskulmasta. Tällöin 2 84940 valon lähteenä käytetään esim. valoa emittoivaa diodia, joka lähettää valoa vain tietyllä aallonpituudella. Vaihtoehtoisesti valon lähteenä voidaan käyttää kaasulaseria, jolla on myös tarkoin määrätty aallon-5 pituus.In the devices described in the above-mentioned publications, the dependence of the resonance phenomenon on the angle of reflection of light entering the surface is generally measured. In this case, 2 84940 light sources are used, for example, a light emitting diode which emits light only at a certain wavelength. Alternatively, a gas laser with a well-defined wavelength of 5 may be used as the light source.

Em. laitteiden haittana on se, että ne ovat rajoittuneet tiukasti vain yhden muuttujan (heijastuskulma) käyttöön mittauksessa. Kuitenkin on havaittu, että 10 resonanssi-ilmiö riippuu hyvin voimakkaasti pinnalle tulevan valon aallonpituudesta. Tätä ei ole tähänastisissa laitteissa otettu riittävästi huomioon, ja mikäli halutaan mitata ilmiötä toisella aallonpituudella, on tämän johdosta jouduttu vaihtamaan valonlähteen 15 tilalle täysin uusi valonlähde. Haluttaessa taas mitata ilmiötä eri aallonpituuksilla ja vain yhdellä valonlähteellä, on valonlähteenä ollut tällöin "valkeaa valoa" eli valoa, jossa on kaikki aallonpituudet, lähettävä valonlähde, ja tämä valo on jaettu monimut-20 kaisin optisin järjestelyin eri aallonpituuksiin. Tällaisia laitteita on kuvattu mm. eurooppalaisessa patenttihakemus julkaisussa 257955 sekä Swalenin et ai lehtiartikkelissa "Plasmon surf ace polari ton dispersion by direct optical observation", Am. J. Phys. 48, ss ·;· 25 659-672, 1980. Aikaisemmissa laitteissa käytetyt valon "·. lähteet pakottavat laitekehittelijän kuitenkin tiet tyihin ennalta määrättyihin ratkaisuihin, eivätkä anna mahdollisuutta laitteiden monipuolistamiseen, minkä lisäksi niiden miniatyrisointi on vaikeaa.Em. the disadvantage of the devices is that they are strictly limited to the use of only one variable (angle of reflection) in the measurement. However, it has been found that the resonance phenomenon depends very strongly on the wavelength of the light coming to the surface. This has not been sufficiently taken into account in previous devices, and if it is desired to measure the phenomenon at a second wavelength, it has therefore been necessary to replace the light source 15 with a completely new light source. Again, if it is desired to measure the phenomenon at different wavelengths and with only one light source, the light source is then a "white light", i.e. a light source emitting light of all wavelengths, and this light is divided into different wavelengths by complex optical arrangements. Such devices have been described e.g. European Patent Application No. 257955 and Swalen et al., "Plasmon surf ace Polar ton dispersion by direct optical observation", Am. J. Phys. 48, ss ·; · 25 659-672, 1980. However, the light sources used in previous devices "·. Force the developer into certain predetermined solutions and do not allow the devices to be diversified and difficult to miniaturize.

3030

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt epäkohdat. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle sensorille on pääasiassa tunnusomaista ne piirteet, mitkä on esitetty patenttivaatimuksen 1 ··· 35 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaisessa sensorissa on lähtökohtana se, että piste, josta valonlähteen 3 84940 aikaansaama säde suunnataan pintaa kohti, on kiinteä tämän pinnan suhteen, ja saman valonlähteen lähettämän valon aallonpituus on muutettavissa.The object of the invention is to eliminate the above drawbacks. To achieve this object, the sensor according to the invention is mainly characterized by the features set forth in the characterizing part of claim 1. The starting point of the sensor according to the invention is that the point from which the beam produced by the light source 3 84940 is directed towards the surface is fixed with respect to this surface, and the wavelength of the light emitted by the same light source can be varied.

5 Kyseisellä järjestelyllä on mahdollista havaita reso-nanssikohta käyttämällä muuttujana aallonpituutta rakenteeltaan yksinkertaisella sensorilla, joka ei vaadi monimutkaisia hilarakenteita tai muita optisia järjestelyjä valonlähteen ja pinnan välillä, ja 10 haluttaessa voidaan mitata resonanssikohta käyttämällä muuttujana sekä valon aallonpituutta että sen heijas-tuskulmaa.5 With this arrangement, it is possible to detect the resonance point using a wavelength as a variable with a simple sensor that does not require complex lattice structures or other optical arrangements between the light source and the surface, and if desired, the resonance point can be measured using both the light wavelength and the wavelength.

Oheisissa alivaatimuksissa on esitetty eräitä edullisia 15 vaihtoehtoja sensorin toteuttamiseksi. Detektoriin voidaan yhdistää laite eri aallonpituuksilla saatujen intensiteettiarvojen tallentamiseksi. Lisäksi valon lähteeseen voidaan yhdistää laite, joka käy automaattisesti läpi tietyn aallonpituusalueen. Tämä laite on 20 järjestetty synkronisesti yhteistoimintaan tallennuslaitteen kanssa, jolloin eri aallonpituuksilla saadut : ·; : arvot tallentuvat automaattisesti. Lisäksi erään edullisen suoritusmuodon mukaan valon lähteestä kullakin aallonpituudella tuleva valo on järjestetty 25 hajoamaan eri tulokulmiin pinnan suhteen, jolloin heijastuneen valon intensiteettiä mittaava detektori muodostuu vastaavasti detektorisarjasta, jossa kukin detektori mittaa tietyllä heijastuskulmalla heijas-tuspinnasta heijastuneen valon intensiteettiä. Tällä 30 saavutetaan toisaalta kahden eri muuttujan käyttö mittauksessa sekä yksinkertainen rakenne ilman liikkuvia osia, mikä mahdollistaa sensorin miniatyri-soinnin.The appended subclaims set out some preferred alternatives for implementing the sensor. A device for storing intensity values obtained at different wavelengths can be connected to the detector. In addition, a device that automatically traverses a specific wavelength range can be connected to the light source. This device is arranged synchronously with the recording device, whereby at different wavelengths the following are obtained: ·; : The values are saved automatically. Furthermore, according to a preferred embodiment, the light coming from the light source at each wavelength is arranged to be scattered at different incident angles with respect to the surface, the reflected light intensity detector correspondingly consisting of a series of detectors, each detector measuring the light reflected from the reflected surface at a certain reflection angle. On the one hand, this achieves the use of two different variables in the measurement as well as a simple structure without moving parts, which allows the sensor to be miniaturized.

35 Erään edullisen keksinnön mukaisen suoritusmuodon mukaan valonlähteen ja pinnan välissä on elimet valonlähteestä tulevan valonsäteen jakamiseksi mittaussä-• teeksi ja referenssisäteeksi, jotka on vastaavasti 4 84940 suunnattu pinnassa olevalle mittausalueelle ja refe-renssialueelle, jotka ovat pinnassa erillään toisistaan. Tämän avulla voidaan mittaustarkkuutta ja signaali/kohinasuhdetta parantaa siten, että mit-5 tausalueen kohdalla on varsinainen mitattava näyte ja ref erenssialueen kohdalla on vertailunäyte, tai mittausalue ja referenssialue ovat muulla tavalla ominaisuuksiltaan erilaisia.According to a preferred embodiment of the invention, between the light source and the surface there are means for dividing the light beam from the light source into a measuring beam and a reference beam directed at a surface measuring area and a reference area spaced apart on the surface, respectively. This makes it possible to improve the measurement accuracy and the signal-to-noise ratio by having an actual sample to be measured at the measuring range and a reference sample at the reference range, or otherwise having different characteristics of the measuring range and the reference range.

10 Keksintö voidaan lisäksi toteuttaa analysoitavaan aineeseen työnnettävän mittauspään muodossa, jolloin sensorissa on optiset kuidut mittauspäässä olevan pinnan yhdistämiseksi valonlähteeseen ja detektoriin.The invention can furthermore be implemented in the form of a measuring head inserted into the substance to be analyzed, the sensor having optical fibers for connecting the surface at the measuring head to the light source and the detector.

15 Keksinnön toteuttamiseksi valonlähde voi olla kiinteä viritettävä laser 1. "solid state tunable laser", tai sellainen säädettävä säteilylähde, joka on esitetty esim. kansainvälisessä patenttihakemus julkaisussa WO-88/10462.For carrying out the invention, the light source may be a fixed tunable laser 1., or a dimmable radiation source as disclosed, for example, in International Patent Application WO-88/10462.

2020

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin virtaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 on periaate keksinnön mukaisesta sensoris- ____ 25 ta, kuva 2 esittää erästä keksinnön mukaisen sensorin suoritusmuotoa, jolla mittaus tapahtuu samanaikaisesti monella eri heijastuskul-30 maila, kuvat 3a ja 3b esittävät erästä kuvan 2 suoritusmuodon muunnosta, jolla mittaus voidaan suorit-•V taa laajemmalla pinnan alueella, 35 5 84940 kuva 4 esittää sellaista keksinnön suoritusmuotoa, jolla mittaus tapahtuu tietyllä ennalta määrätyllä heijastuskulmalla ja laajalla 5 pinnan alueella, kuva 5 esittää erästä kuvan 4 mukaisen suoritus muodon muunnosta, jossa pinnassa on erityinen vertailualue 1. referenssialue 10 mittaustarkkuuden parantamiseksi, kuvat 6a ja 6b esittävät kuvan 5 mukaista suoritusmuotoa, jolla mittaus voidaan suorittaa lisäksi laajemmalla pinnan alueella kuvien 15 3a ja 3b mukaisesti, ja kuva 7 esittää erästä keksinnön avulla toteutet tavaa edullista sensorirakennetta.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a principle of a sensor according to the invention, Figure 2 shows an embodiment of a sensor according to the invention with simultaneous reflection angles, Figures 3a and 3b show an embodiment of Figure 2. Fig. 4 shows an embodiment of the invention in which the measurement takes place with a certain predetermined reflection angle and a wide surface area, Fig. 5 shows an embodiment of the embodiment according to Fig. 4, in which surface is a special reference area 1. a reference area 10 for improving measurement accuracy, Figs. 6a and 6b show an embodiment according to Fig. 5, with which the measurement can be performed over a wider surface area according to Figs. 3a and 3b, and Fig. 7 shows a preferred method according to the invention. the sensor structure.

20 Kuvassa 1 on esitetty keksinnön perusperiaate, jonka eri vaihtoehtoja kuvataan jäljempänä. Keksinnön mukaisessa sensorissa on aallonpituudeltaan muutettava valonlähde 1, josta lähtevä valo on suunnattu sähköä *:·*: eristävää ja valoa läpäisevää materiaalia olevaan 25 kappaleeseen 3, joka on osaksi päällystetty ohuella metallikalvolla 4. Kyseinen kappale on prisma, jonka yksi sivu on päällystetty metallikalvolla. Valonsäde johdetaan sopivan optiikan 2 kautta prisman läpi metallikalvon 4 ja prisman rajapinnalle, jolloin se 30 heijastuu metallikalvon pinnasta tietyssä kulmassa ja heijastunut valonsäde johdetaan tarpeellisen optiikan 6 kautta detektorille 7, joka mittaa heijastuneen valon intensiteetin. Ennen rajapintaa suoritetaan myös valonlähteestä 1 tulevan valon polarisointi. 35 Lisäksi sekä valonlähde 1 että detektori 7 on yhdistet-ty laitteeseen 8, kuten mikroprosessoriin tai tietokoneeseen, joka tallentaa detektorin 7 avulla mitattuja intensiteettiarvo ja arvojen käsittelemiseksi ja 6 84940 analysoimiseksi. Jotta valonlähteen lähettämillä eri aallonpituuksilla saadut arvot voitaisiin yhdistää vastaaviin intensiteettiarvoihin, on mikroprosessori tai tietokone yhdistetty lisäksi valonlähteeseen 1.Figure 1 shows the basic principle of the invention, the various alternatives of which are described below. The sensor according to the invention has a variable wavelength light source 1 from which the outgoing light is directed to a body 3 of electrically insulating and light-transmitting material 25 partially coated with a thin metal film 4. The body in question is a prism one side of which is coated with a metal film. The light beam is passed through a suitable optics 2 through a prism to the interface of the metal foil 4 and the prism, whereby it 30 is reflected from the surface of the metal film at a certain angle and the reflected light beam is guided through the necessary optics 6 to a detector 7 which measures the reflected light. The polarization of the light from the light source 1 is also performed before the interface. In addition, both the light source 1 and the detector 7 are connected to a device 8, such as a microprocessor or a computer, which stores the intensity value and the values measured by the detector 7 for processing and analysis. In order to combine the values obtained at the different wavelengths emitted by the light source with the corresponding intensity values, a microprocessor or computer is additionally connected to the light source 1.

5 Laite 8 voi olla järjestetty antamaan käskyt valonlähteelle käymällä läpi tietyn aallonpituusalueen, ja tallettamaan tällä aallonpituusalueella saadut eri intensiteettiarvot. Tämä "skannaus” voidaan suorittaa siten, että valonlähde 1 lähettää nopeasti, edullisesti 10 alle sekunnissa, valoa tällä alueella olevilla eri aallonpituuksilla.The device 8 may be arranged to give instructions to the light source by going through a certain wavelength range, and to store the different intensity values obtained in this wavelength range. This "scanning" can be performed in such a way that the light source 1 emits light, preferably in less than 10 seconds, light at different wavelengths in this range.

Prisman 3 ulkopinnalle järjestetty metallikalvo 4 voi olla mitä tahansa aikaisemmin tässä mittaustekniikassa 15 käytettyä materiaalia, ja se voidaan päällystää sähköä eristävää materiaalia olevalla selektiivisesti herkällä kalvolla 5 mittaustarkoituksesta riippuen.The metal film 4 arranged on the outer surface of the prism 3 may be any material previously used in this measurement technique 15, and may be coated with a selectively sensitive film 5 of electrically insulating material depending on the measurement purpose.

Valonsäde, joka on p-polarisoitunutta valoa, heijastuu 20 prisman 3 ja metallikerroksen rajapinnasta ja joutuu vuorovaikutukseen metallikalvon pintaplasmonien kanssa. Plasmonien virittyminen voidaan havaita tietyllä : ; : aallonpituudella terävänä kuoppana tai "pudotuksena" kuvaajassa, joka kuvaa heijastuneen valon intensiteet-25 tiä tulokulman funktiona. Tämän kuopan muoto ja sijainti on erittäin herkkä välittömästi metallikalvon läheisyydessä olevan väliaineen eristeominaisuuksille. Keksinnön mukaisesti analyysi suoritetaan mittaamalla ilmiötä eri aallonpituuksilla tietyllä hei jastuskulmal-30 la, jolloin se valonlähteen piste, josta valonsäde on suunnattu kiinteää rataa pitkin prisman 3 ja kalvon 4 rajapintaa kohti, on kiinteä, eli tämä piste pysyy : paikallaan mainitun rajapinnan suhteen. Termi "kiinteä rata" tarkoittaa tässä yhteydessä sitä, että kyseisen ... 35 pisteen jälkeen säde ohjautuu pinnalle tiettyä kiin teää, stationäärisen taittavan ja/tai heijastavan optiikan määräämää rataa pitkin ilman optisia kuituja yms. Pisteestä lähtevä valonsädekimppu voidaan eri i 7 84940 optisin järjestelyin fokusoida tiettyyn mittauspinnan pisteeseen, jolloin sädekimpun eri säteillä on eri tulo- ja heijastuskulmat, koota yhdensuuntaisista säteistä koostuvaksi, tietylle alueelle suuntautuvaksi 5 sädekimpuksi, tai tästä pisteestä lähtevä valonsäde-kimppu voidaan järjestää useammaksi yhdensuuntaisista säteistä koostuvaksi, samalle alueelle suuntautuvaksi sädekimpuksi, joilla voidaan saada aikaan eri tulo- ja heijastuskulmia, kuten myöhemmin tullaan esittämään. 10 Lisäksi em. yhdensuuntaisista säteistä koostuvat sädekimput voidaan jakaa mittauspinnassa sijaitseville eri alueille.The light beam, which is p-polarized light, is reflected from the interface of the prism 3 and the metal layer and interacts with the surface plasmons of the metal film. Plasmon excitation can be detected with a certain:; : at the wavelength as a sharp pit or "drop" in a graph depicting the intensity of reflected light-25 t as a function of the angle of incidence. The shape and location of this well is very sensitive to the insulating properties of the medium immediately in the vicinity of the metal film. According to the invention, the analysis is performed by measuring the phenomenon at different wavelengths at a certain reflection angle-30a, whereby the point of the light source from which the light beam is directed along a fixed path towards the prism 3 and the film 4 is fixed, i.e. this point remains in place with respect to said interface. The term "fixed orbit" in this context means that after the ... 35 points in question, the beam is guided to the surface along a certain path determined by stationary refracting and / or reflecting optics without optical fibers, etc. The light beam emanating from the point can be arranged differently. focus on a certain point on the measuring surface, where different rays of the beam have different angles of incidence and reflection, assemble into a beam of parallel rays directed to a certain area, or a beam of light emanating from this point can be arranged into several beams of parallel rays, different input and reflection angles, as will be presented later. 10 In addition, the beam consisting of the above-mentioned parallel beams can be divided into different areas located on the measuring surface.

Vaikka keksintö onkin pääasiassa keskittynyt mit-15 taamiseen eri aallonpituuksilla, joita voidaan nopeasti muuttaa saman valolähteen avulla, voidaan siihen yhdistää myös ilmiön havainnointi eri heijastuskulmil-la. Muutokset resonanssissa voidaan siis määrittää samanaikaisesti molempien muuttujien funktiona nopeasti 20 ilman mekaanisten liikkuvien osien tai uudelleen säädön tarvetta.Although the invention is mainly focused on measuring at different wavelengths, which can be quickly changed by the same light source, it can also be combined with the observation of a phenomenon at different reflection angles. Thus, changes in resonance can be determined simultaneously as a function of both variables rapidly without the need for mechanical moving parts or readjustment.

Kuvassa 2 on esitetty fokusoidun säteen periaate. Tässä pistemäisestä valonlähteestä 1 lähtevät valonsä-25 teet, jotka kulkevat polarisaattorin p kautta, fokusoidaan linssin 2 avulla prisman 3 ja metallin 4 rajapinnalle yhteen pisteeseen, jolloin eri tulokulmissa pisteeseen tulevat säteet heijastuvat vastaavasti eri hei jastuskulmissa linssin 6 kautta detektorisar jaan 30 7, joka muodostuu vierekkäisistä yksittäisistä detek toreista, joista kunkin voidaan ajatella vastaavan tiettyä heijastuskulmaa, tai tarkemmin sanottuna tiettyä kapeaa heijastuskulma-aluetta tai -kaistaa. Mikäli säteen geometria valitaan oikein, on mahdollista 35 tallentaa yhdellä aallonpituudella koko käyrä, joka kuvaa intensiteettiä heijastuskulman funktiona, ja lisäksi muuttamalla aallonpituutta voidaan saada 8 84940 kullekin aallonpituudelle oma tällainen käyrä. Valonlähteeseen 1 yhteydessä oleva laite 8, johon detek-torisarja 7 on liitetty, voi käydä läpi eli "skannata" tietyn aallonpituusalueen ja tallentaa näin saadut 5 käyrät. Mittaus voidaan tehdä nopeasti esim. sekunnin murto-osassa, ja tätä menetelmää voidaan käyttää esim. metallikalvon 4 päällä olevalla selektiivisesti herkällä pinnalla 5 tapahtuvan biokemiallisen reaktion seuraamiseen.Figure 2 shows the principle of focused beam. Here, the light beams-25 emanating from the point light source 1 and passing through the polarizer p are focused by the lens 2 on the interface of the prism 3 and the metal 4 at one point, whereby the rays entering the point at different angles of reflection are reflected at different reflection angles through the lens 6. adjacent individual detectors, each of which can be thought of as corresponding to a certain angle of reflection, or more specifically to a specific range or band of the angle of reflection. If the geometry of the beam is chosen correctly, it is possible to record the whole curve representing the intensity as a function of the reflection angle at one wavelength, and further, by changing the wavelength, a separate curve can be obtained for each wavelength. The device 8 connected to the light source 1, to which the detector array 7 is connected, can go through, i.e. "scan" a certain wavelength range and store the curves 5 thus obtained. The measurement can be made quickly, e.g. in a fraction of a second, and this method can be used e.g. to monitor the biochemical reaction on the selectively sensitive surface 5 on the metal film 4.

1010

Kuvien 3a ja 3b mukaisella sensorilla voidaan laajentaa analysoitavaa kohtaa, joka kuvassa 2 on rajoittunut vain hyvin pienelle alueelle. Kuvat 3a ja 3b esittävät järjestelyä suorassa kulmassa toisiinsa olevista 15 suunnista. Esim. immunologisten reaktioiden havaitsemiseen voidaan käyttää tätä järjestelyä, jossa "fokusoitu säde" on korvattu ns. Köhlerin valaistusjärjestelmällä, jossa valo johdetaan ensin varsinaisesta pistemäisestä valonlähteestä 1 optisten 20 kuitujen muodostamaan kimppuun 9, jota käytetään valonlähteestä 1 tulevan valon levittämiseen laajem-- : malle alueelle, esim. viivamaiselle tai tasomaiselle alueelle. Kuitukimpun 9 toinen pää toimii tällöin prisman 3 ja metallikalvon 4 rajapinnan suhteen ____ 25 paikallaan pysyvänä kohtana, joka muodostaa viivamaisen tai tasomaisen valonlähteen, josta valonsäteet on suunnattu rajapintaa kohti optiikan 2 (levittävä linssi 2a ja kollimoiva linssi 2b) avulla siten, että ne suuntautuvat lopuksi yhdensuuntaisina sädekimppuina 30 rajapintaan eri tulokulmissa ja heijastuvat vastaavasti eri heijastuskulmissa siitä. Polarisaattori p on sijoitettu linssein väliin. Eri heijastuskulmilla prismasta lähtevät, yhdensuuntaisista säteistä muodos-tuvat sädekimput fokusoidaan linssillä 6 detektorisar-35 jän 7 eri detektoreihin. Mittaus voidaan suorittaa samalla tavalla eri aallonpituuksilla "skannaamalla” 9 84940 aallonpituusjakso lyhyessä ajassa, samoin kuin kuvan 2 järjestelmässä, mutta käytettävissä on laajempi pinta-ala, jolla ilmiötä seurataan.With the sensor according to Figures 3a and 3b, the point to be analyzed can be expanded, which in Figure 2 is limited to a very small area. Figures 3a and 3b show an arrangement at right angles to the 15 directions from each other. For example, this arrangement can be used to detect immunological reactions, in which the "focused beam" has been replaced by the so-called With a Köhler lighting system, in which light is first conducted from the actual point light source 1 to a bundle 9 of optical fibers 20, which is used to propagate light from the light source 1 over a wider area, e.g. a linear or planar area. The other end of the fiber bundle 9 then acts as a stationary point with respect to the interface ____ 25 of the prism 3 and the metal foil 4, forming a linear or planar light source from which the light beams are directed towards the interface by means of optics 2 (propagating lens 2a and collimating lens 2b). as parallel beams 30 to the interface at different incident angles and are reflected at different reflection angles therefrom, respectively. The polarizer p is placed between the lenses. At different reflection angles, the beams of parallel beams emanating from the prism are focused by a lens 6 on 7 different detectors of the detector array. The measurement can be performed in the same way at different wavelengths by “scanning” a 9 84940 wavelength period in a short time, as in the system of Figure 2, but with a wider surface area to monitor the phenomenon.

5 Kuvassa 4 on esitetty yksinkertaistettu versio edellisistä, jossa käytetään yksinomaan yhtä heijastuskul-maa, mutta pistemäisestä valonlähteestä 1 eri suuntiin lähtevät valonsäteet kootaan kuvan 3 kaltaisen optiikan 2 avulla yhdensuuntaisiksi, tietylle rajapinnan pinta-10 alalle kohdistuviksi säteiksi. Heijastuskulma on tällöin aina sama, ja heijastunut sädekimppu heijastuu suoraan yhteen ainoaan detektoriin 7. Tulo- ja heijastuskulma valitaan sellaiseksi, että se on lähellä resonanssitilaa ottaen huomioon selektiivinen kerros 15 5 ja sen avulla mitattava aine. Mittaus suoritetaan siis yksinomaan tarkastelemalla ilmiötä aallonpituuden funktiona. Koska kyseisessä järjestelyssä optiikan vaatima tila on pieni, sensori voidaan miniatyrisoida hyvin pieneksi.Fig. 4 shows a simplified version of the above, in which only one reflection angle is used, but the light rays emanating from the point light source 1 in different directions are assembled by means of optics 2 similar to Fig. 3 into parallel rays targeting a certain surface area 10. The angle of reflection is then always the same, and the reflected beam is reflected directly to a single detector 7. The angle of incidence and reflection is chosen to be close to the resonant state, taking into account the selective layer 15 5 and the substance to be measured by it. The measurement is thus performed solely by looking at the phenomenon as a function of wavelength. Because the space required by the optics in that arrangement is small, the sensor can be miniaturized to a very small size.

2020

Kuvassa 5 on esitetty järjestely, jolla voidaan parantaa signaali/kohina -suhdetta ja parantaa yleensäkin mittauksen selektiivisyyttä ja herkkyyttä. Tässä tapauksessa biokemiallisesta herkkä kerros 5 koostuu ____ 25 kahdesta alueesta, aktiivisesta alueesta A ja ei- aktiivisesta alueesta B. Pistemäisestä valonlähteestä 1 eri suuntiin hajaantuvat valonsäteet kootaan aluksi kuvaa 4 vastaavan optiikan 2 avulla yhdensuuntaisista säteistä koostuvaksi sädekimpuksi, minkä jälkeen se 30 hajoitetaan peilijärjestelmän 2c avulla kahdeksi yhdensuuntaiseksi sädekimpuksi, eli mittausalueelle A kohdistuvaksi mittaussäteeksi ja referenssialueelle B : :: kohdistuvaksi referenssisäteeksi. Peili järjestelmässä voidaan käyttää mitä tahansa sopivaa järjestelmää 35 esim. kuvan 5 kaltaista, jossa yhdensuuntaistettu ·". sädekimppu ohjataan kappaleen kautta, jossa on rajapin ta, joka päästää suunnilleen puolet intensiteetistä läpi ja heijastaa toisen puolen peiliin, joka heijastaa 10 84940 tämän sädekimpun kappaleen läpi menneen sädekimpun kanssa yhdensuuntaisena mittauspintaan. Sädekimput heijastuvat alueilta A ja B suoraan omiin detektorei-hinsa, mittausalueelta heijastuvan sädekimpun detek-5 toriin 7a ja referenssialueelta heijastuvan sädekimpun detektoriin 7b. Molemmat alueet A ja B ovat yhteydessä samaan analysoitavaan aineeseen, ja mittaukset suoritetaan di f f erentiaalisesti, siis mittaustietoina käytetään detektorien 7a ja 7b saamien intensiteettien 10 erotusta. Tällä voidaan välttää monet virhelähteet.Figure 5 shows an arrangement that can improve the signal-to-noise ratio and improve the selectivity and sensitivity of the measurement in general. In this case, the biochemically sensitive layer 5 consists of ____ 25 two regions, an active region A and an inactive region B. The light beams scattered in different directions from the point light source 1 are first assembled into a beam of parallel rays by optics 2 according to Fig. 4, then scattered by a mirror system 2 into two parallel beam, i.e. a measuring radius for measuring area A and a reference beam for reference area B: ::. Mirror system may use any suitable system 35 e.g. similar to Figure 5, wherein the collimated ·. "Beam is guided through the track, which is the interface used to allow approximately half the intensity and reflects the other side of the mirror, which reflects a 10 84 940 of the beam member The beams are reflected from areas A and B directly to their own detectors, to the beam detector 5a of the beam reflected from the measuring range and to the detector 7b of the beam reflected from the reference area. , i.e. the difference between the intensities 10 obtained by the detectors 7a and 7b is used as measurement data, which avoids many sources of error.

Kyseistä mittausjärjestelyä voidaan käyttää hyväksi erityisesti immunologiassa. Tällöin alueen A kohdalla oleva kerros 5 käsittää aktiivista, vasta-aineen 15 sitoutumiseen osallistuvaa proteiinia, ja alueen B kohdalla oleva kerros 5 käsittää deaktivoitua samaa proteiinia, joka ei osallistu kyseiseen tapahtumaan. Mittaus voidaan suorittaa hyvin lyhyessä ajassa, esim. alle sekunnissa, käymällä tietty aallonpituusalue 20 nopeasti läpi, jolloin saadaan tietoa tällä aikavälillä vallinneesta tilasta.This measurement system can be used in particular in immunology. In this case, layer 5 at region A comprises an active protein involved in the binding of antibody 15, and layer 5 at region B comprises a deactivated same protein which is not involved in the event in question. The measurement can be performed in a very short time, e.g. in less than a second, by quickly traversing a certain wavelength range 20 to obtain information about the state prevailing in this time interval.

Kuvissa 6a ja 6b, jotka esittävät mittausjärjestelyä suorassa kulmassa toisiinsa olevista suunnista, on 25 esitetty kuvien 3 ja 5 esittämien järjestelyiden yhdistelmä, eli tällä pystytään mittaamaan tietyllä aallonpituudella intensiteettiä samanaikaisesti eri hei jastuskulmilla sekä mittausalueella A että referens-sialueella B. Tällöin käytetään kuvan 3 esittämää 30 Köhlerin valaistus järjestelmää, jossa optisen kuitukim- pun 9 avulla valonlähteen 1 synnyttämä valo levitetään viivamaiseksi tai tasomaiseksi valopinnaksi, joka kuvan 3 mukaisen optiikan 2 avulla järjestetään eri suunnista rajapintaan kohdistuviksi sädekimpuiksi. 35 Ennen prismaa 3 nämä sädekimput jaetaan kuitenkin periaatteeltaan kuvan 5 kaltaisen, erikoisrakenteisen peili järjestelmän 2c avulla kahdeksi eri sädekimppu-ryhmäksi, jotka kumpikin muodostuvat eri suunnista 11 84940 rajapintaan samalle alueelle kuvan 3 tavoin kohdistuvista, yhdensuuntaisten säteiden muodostamista sädekimpuista. Toinen, referenssialueelle Bsuuntautuva sädekimppuryhmä erotetaan järjestelmän 2c avulla 5 suoraan mittausalueelle A suuntautuvan sädekimppuryhmän viereen edullisesti siten, että se on sen kanssa yhdensuuntainen, t.s. tasot, jossa kummankin ryhmän tulokulmat vaihtelevat, ovat yhdensuuntaiset. Mittausalueelle A kohdistettu ryhmä ja referenssialu-10 eelle B kohdistettu ryhmä heijastuvat rajapinnasta kumpikin omaan detektorisar jaansa, mittausalueen detektorisarjaan 7a ja referenssialueen detektorisar-jaan 7b, jotka sädekimppuryhmien ollessa rinnakkain ja yhdensuuntaiset ovat myös rinnakkain ja yhdensuun-15 täiset. Detektorisarja 7a mittaa mittausalueelta A eri hei jastuskulmilla heijastunutta valoa, ja detektorisar-ja 7b mittaa referenssialueelta B eri heijastuskulmilla heijastunutta valoa. Mittaus voidaan suorittaa normaalisti käymällä läpi tietty aallonpituusalue nopeas-20 ti, esim. alle sekunnissa, jolloin saadaan aina kullakin aallonpituudella kaksi intensiteettiä heijas-tuskulman funktiona kuvaavaa käyrää, toinen mittausalueelta A ja toinen referenssialueelta B. Tällöin voidaan saada hyvin paljon mittaustietoa, jota voidaan 25 käyttää hyväksi esim. sellaisissa immunologisissa määrityksissä, joita edellä kuvaan 5 viitaten on selostettu.Figures 6a and 6b, which show a measuring arrangement at right angles to each other, show a combination of the arrangements shown in Figures 3 and 5, i.e. it is possible to measure intensity at different reflection angles simultaneously at different wavelengths in both measuring area A and reference area B. Köhler lighting system, in which the light generated by the light source 1 is spread by means of an optical fiber bundle 9 into a linear or planar light surface, which is arranged by means of the optics 2 according to Fig. 3 into beam beams directed at the interface from different directions. Before the prism 3, however, these beams are divided into two different groups of beams by means of a specially designed mirror system 2c, similar to Fig. 5, each consisting of beams formed by parallel beams directed from the same direction to the same area at the interface 11,84940. The second group of beams directed to the reference area B is separated by means of the system 2c 5 directly adjacent to the group of beams directed to the measuring area A, preferably so as to be parallel to it, i. the levels at which the angles of entry of both groups vary are parallel. The group targeted to the measuring area A and the group directed to the reference area 10 are each reflected from the interface to its own detector array, the measuring area detector array 7a and the reference area detector array 7b, which are also parallel and parallel when the beam groups are parallel and parallel. The detector array 7a measures the light reflected from the measurement area A at different reflection angles, and the detector array 7b measures the light reflected from the reference area B at different reflection angles. The measurement can normally be performed by going through a certain wavelength range fast-20 ti, e.g. in less than a second, giving two curves describing intensity as a function of the reflection angle at each wavelength, one from measurement area A and the other from reference area B. In this case a very large measurement data can be obtained. utilize, e.g., in the immunoassays described above with reference to Figure 5.

Kuvassa 7 on esitetty eräs käytännön sovellutus, 30 jossa myös voidaan käyttää hyväksi keksintöä. Tässä valoa läpipäästävä kappale 1. prisma 3 muodostaa analysoitavaan aineeseen työnnettävän mittauspään. Prisman ensimmäinen sivu 3a on päällystetty metallikal-volla 4, jonka päällä on selektiivistä materiaalia 35 oleva kerros 5. Mittauspää 3 on erityisen puikkomaisen sondin 10 päässä, ja tämän sondin läpi on viety kaksi optista kuitua 11, joista toinen on järjestetty valon johtamiseksi prisman 3 ja metallikalvon 4 rajapinnalle 12 84940 ja toinen on järjestetty rajapinnalta heijastuneen valon johtamiseksi pois. Aallonpituudeltaan muutettava valonlähde 1 on sondin 10 ulkopuolella, edullisesti samassa yksikössä kuin laite 8, ja valo johdetaan 5 sondiin yhdyskaapelia 9 pitkin kulkevaa optista kuitua 11 pitkin, joka jatkuu sondin 10 rungon läpi päättyen mittauspään 3 ja sondin rungon liitoskohtaan. Kuidun 11 ja mittauspään 3 välissä sondin ja mittauspään rajapinnassa on sopiva kollimoiva linssi, esim. Selfoc-10 linssi 12. Kyseinen linssi muodostuu kuidun 11 kanssa koaksiaalisesta, lieriömäisestä kappaleesta, jonka taitekerroin muuttuu pituussuunnassa, jolloin linssin ollessa sopivan pituinen se kollimoi kuidun 11 päästä tulevan, yhdestä pisteestä eri suuntiin hajaantuvan 15 sädekimpun yhdensuuntaisiksi säteiksi ja levittää edullisesti sädekimpun kuidun poikkileikkausta laajemmalle alueelle. Linssin ulkopäässä voi olla myös polarisaattori valon polarisoimiseksi ennen rajapintaa. Linssin 12 ulkopää muodostaa kalvon 4 ja prisman 20 rajapinnan suhteen paikallaan pysyvän pisteen, josta valonsäde suuntautuu aina samassa tulokulmassa prisman läpi rajapintaan, josta se edelleen heijastuu aina samassa heijastuskulmassa prisman 3 toiselle sivulle 3b. Prisman 3 toinen sivu 3b on sellaisessa kulmassa 25 heijastuskulmaan nähden, että se heijastaa prisman sisällä kokonaisheijastuksen johdosta valonsäteet toiseen optiseen kuituun 11, jonka päässä on myös Selfoc-tyyppiä oleva linssi 12. Kuitu 11 kulkee sondin 10 rungon läpi ja sondin ulkopuolelle takaisin siihen 30 yksikköön, joka käsittää myös valonlähteen. Rajapinnalle menevä valonsäde ja siitä heijastunut valonsäde voidaan järjestää kulkemaan siis optisen kuituparin avulla mainitun yksikön ja sondin 10 välillä samaa yhdyskaapelia 9 pitkin. Yksikössä, jossa on valonlähde 35 1, on myös heijastuneen valon intensiteettiä mittaava detektori 7, ja yksikkö käsittää myös laitteen 8, kuten i3 84940 mikroprosessorin tai tietokoneen, käskyjen antamiseksi valonlähteelle 1 ja mittaustulosten käsittelemiseksi edellä mainitulla tavalla.Figure 7 shows a practical application in which the invention can also be exploited. Here, the light-transmitting body 1. the prism 3 forms a measuring head which is inserted into the substance to be analyzed. The first side 3a of the prism is coated with a metal foil 4 on which a layer 5 of selective material 35 is placed. The measuring head 3 is at the end of a special rod-shaped probe 10, and two optical fibers 11 are passed through this probe, one arranged to conduct light to the prism 3 and to the interface 12 84940 of the metal foil 4 and the other is arranged to dissipate the light reflected from the interface. The variable wavelength light source 1 is outside the probe 10, preferably in the same unit as the device 8, and the light is directed to the probe 5 via an optical fiber 11 running along the connecting cable 9 and extending through the probe body 10 to the probe body 3. Between the fiber 11 and the measuring head 3 there is a suitable collimating lens at the interface of the probe and the measuring head, e.g. a Selfoc-10 lens 12. This lens consists of a cylindrical body coaxial with the fiber 11, the refractive index of which changes longitudinally, collimating the fiber , from one point to beam parallel beams scattering in different directions and preferably spreads the beam over a wider cross-section of the fiber. The outer end of the lens may also have a polarizer to polarize the light before the interface. The outer end of the lens 12 forms a stationary point with respect to the interface of the film 4 and the prism 20, from which the light beam is always directed at the same incident angle through the prism to the interface, from where it is always reflected at the same reflection angle to the other side 3b of the prism 3. The second side 3b of the prism 3 is at an angle 25 to the reflection angle such that it reflects light rays inside the prism due to total reflection to the second optical fiber 11, which also has a Selfoc type lens 12 at its end. The fiber 11 passes through the body of the probe 10 and outside the probe , which also comprises a light source. The light beam going to the interface and the light beam reflected therefrom can thus be arranged to pass by means of an optical fiber pair between said unit and the probe 10 along the same connecting cable 9. The unit having a light source 35 1 also has a reflected light intensity detector 7, and the unit also comprises a device 8, such as an i3 84940 microprocessor or computer, for instructing the light source 1 and processing the measurement results as mentioned above.

5 Mittaus suoritetaan samalla tavoin kuin edellä käymällä läpi tietty aallonpituusalue nopeasti, esim. alle sekunnissa, yksikössä olevan laitteen 8 avulla.5 The measurement is performed in the same way as above by going through a certain wavelength range quickly, e.g. in less than a second, by means of a device 8 in the unit.

Mittauspään muodostava prisma 3 voi olla kertakäyt-10 töinen, jolloin se on irrotettavissa sondin 10 päästä ja vaihdettavissa uuteen prismaan 3, jossa on vastaavalla tavalla metallikalvo 4 ja selektiivinen kerros 5. Lisäksi samaan sondin 10 runkoon, jossa kuitujen 11 mittauspään puoleiset päät linsseineen 12 15 ovat kiinteästi, voidaan vaihtaa erilaisia kesto- tai kertakäyttöisiä mittauspäitä 3 eri aineiden analysoimiseksi. Mittauspään liitoskohta sondin 10 runkoon pysyy aina samanlaisena, ja vakiona pysyvää osaa mittauspäässä havainnollistaa kuvassa 7 pistekat-20 koviivan oikealla puolella oleva alue. Mittauspää voidaan valmistaa esim lasista tai valoa läpipäästäväs-tä muovista, jolloin sen optinen tiheys valitaan sellaiseksi mittausympäristöön nähden, että prisman toisella sivulla 3b tapahtuu aina kokonaisheijastus ____ 25 takaisin toiseen kuituun 11. Mittauspäitä voidaan valmistaa erilaisia aina kullekin tietylle heijastus-kulmalle, ja tätä mahdollisuutta on kuvattu katkoviivoilla, jotka kuvaavat metallikalvon 4 ja prisman 3 välisen rajapinnan, eli prisman sivun suuntaa vaihto-30 ehtoisissa mittauspäissä. Prisman toinen sivu, jolta rajapinnalta heijastunut valo heijastuu toiseen kuituun 11, järjestetään tällöin sijainniltaan sopivaksi rajapintaan nähden. Luonnollisesti mittauspäässä oleva selektiivinen kerros 5 voidaan myös valita 35 mitattavan aineen mukaisesti.The prism 3 forming the measuring head can be disposable, in which case it can be detached from the end of the probe 10 and exchanged for a new prism 3 with a metal foil 4 and a selective layer 5, respectively. In addition to the same probe body 10 with the measuring head ends of the fibers 11 are fixed, different permanent or disposable measuring heads can be exchanged to analyze 3 different substances. The connection point of the measuring head to the body of the probe 10 always remains the same, and the constant part in the measuring head is illustrated in Fig. 7 by the area to the right of the dots-20 hard line. The measuring head can be made of e.g. glass or light-transmitting plastic, in which case its optical density is chosen so that the total reflection ____ 25 back to the second fiber 11 always takes place on one side 3b of the prism. The measuring heads can always be made different for each reflection angle, and this possibility is illustrated by broken lines illustrating the interface between the metal film 4 and the prism 3, i.e. the direction of the side of the prism at the alternating measuring heads. The second side of the prism, from which the light reflected from the interface is reflected to the second fiber 11, is then arranged in a position suitable for the interface. Of course, the selective layer 5 at the measuring head can also be selected according to the substance to be measured.

14 8494014 84940

Keksintöä ei ole rajoitettu vain edellä esitettyihin vaihtoehtoihin, vaan sitä voidaan muunnella keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Keksinnön yhtenä käytännön sovellutuksena voidaan ajatella myös saman 5 prisman 3 päälle vaihdettavia, metallikalvolla 4 päällystettyjä lasilevyjä, jotka voivat olla varustetut selektiivisellä kerroksella ja jotka voidaan kiinnittää prismaan esim. immersioöljyn välityksellä.The invention is not limited only to the alternatives presented above, but can be modified within the scope of the inventive idea. One practical application of the invention is also conceivable for glass plates coated with a metal film 4 which can be exchanged on the same prism 3, which can be provided with a selective layer and which can be attached to the prism, e.g. by means of immersion oil.

10 Keksinnön vaatima polarisointi voidaan suorittaa periaatteessa missä tahansa kohtaa valonlähteen 1 ja kerroksen 4 pinnan välillä, mutta käytettäessä optisia kuituja se suoritetaan edullisimmin kuitujen jälkeen. Kuitenkin on olemassa myös sellaisia optisia kuituja, 15 jotka säilyttävät polarisoinnin, jolloin polarisointi voidaan suorittaa ennen kuituja.The polarization required by the invention can in principle be performed at any point between the surface of the light source 1 and the layer 4, but when using optical fibers, it is most preferably performed after the fibers. However, there are also optical fibers that retain polarization, whereby polarization can be performed before the fibers.

Keksinnön eri suoritusmuotojen käyttösovellutukset ovat hyvin laajat. Valitsemalla sopivasti biokemial-20 lisesti herkkä materiaali voidaan tutkia eri aallonpituuksilla lyhyessä ajassa hyvin monen kemiallisen ja biokemiallisen aineen ominaisuuksia kaasufaasissa ja liuoksessa.The applications of the various embodiments of the invention are very broad. By appropriately selecting a biochemically sensitive material, the properties of a large number of chemical and biochemical substances in the gas phase and in solution can be studied at different wavelengths in a short time.

Claims (9)

1. Sensor som är baserad pä ytplasmonresonans-fenomenet (surface plasmon resonance) innefattande en ljus- 5 genomsläpplig del (3), mot vilken ligger en yta av ett materialskikt (4) , varvid ytan förmär att resonera med dMrpä infallande elektromagnetisk straining, varvid skiktet vid sin motsatta sida kan bringas i kontakt med materialet som skall undersökas, varvid sensorn 10 innefattar ytterligare en ljuskälla (1) som Mr riktad mot materialskiktet (4) genom den 1jusgenomsläppliga delen (3), samt en detektor (7) som Mr anordnad att mMta intensiteten i ljuset som reflekteras frMn ytan av skiktet (4) genom delen (3), kännetecknad därav, 15 att väglMngden hos av samma kMlla (1) emitterat ljus Mr förMnderbar, varvid punkten av den ljuskMlla frMn vilken ljusstrMlen Mr riktad lMngs en fast bana mot skiktet (4) Mr ortsfast i förhällande till ytan av skiktet (4). 20A sensor based on the surface plasmon resonance phenomenon comprising a light transmissible member (3) against which is a surface of a material layer (4), the surface being allowed to resonate with dMrp on incident electromagnetic radiation, wherein the layer at its opposite side may be contacted with the material to be examined, the sensor 10 comprising a further light source (1) directed by Mr towards the material layer (4) through the light transmissible portion (3), and a detector (7) provided by Mr measuring the intensity of the light reflected from the surface of the layer (4) through the portion (3), characterized in that the light emitted by the same source (1) is variable, the point of the light source from which the light beam Mr directed is solid web against the layer (4) Mr. fixed in relation to the surface of the layer (4). 20 2. Sensor enligt patetkravet 1, kännetecknad dMrav, att till detektorn (7) Mr ansluten en anordning (8) för registrering av intensitetsvärden av det frän ytan reflekterade ljuset vid olika väglMngder. 252. Sensor according to Patent Claim 1, characterized in that a device (8) is connected to the detector (7) for recording the intensity values of the light reflected from the surface at different angles. 25 3. Sensor enligt patentkravet 2, kännetecknad därav, att till ljuskMllan (1) Mr ansluten en anordning för automatisk genomgMng (scanning) av ett bestMmt v&g-längdsomräde med stor hastighet, företrädesvis under 30 en sekund, med hjMlp av ljuskMllan, varvid anordningen Mr synkroniskt samverkande med registreringsanordningen (8).Sensor according to claim 2, characterized in that a device for automatic scanning (scanning) of a fixed high speed w / w range, preferably for 30 seconds, is connected to the light source (1). synchronously cooperating with the recording device (8). 4. Sensor enligt nägot av de föregäende patentkraven, 35 kännetecknad därav, att vid varje väglängd det frMn ljuskMllan (1) kommande ljuset Mr anordnat att ut-spridas till olika infallsvinklar i förhällande till ytan av skiktet (4) och att detektorn (7) bestär pä 19 84940 ett motsvarande sätt av en detektorserie för mätning av intensiteten av det i olika reflektionsvinklar frän skiktets (4) yta reflekterade ljuset.4. Sensor according to any of the preceding claims, characterized in that at each path length the light coming from the light source (1) is arranged to spread to different angles of incidence relative to the surface of the layer (4) and that the detector (7) 1984940 corresponds to a corresponding method of a detector series for measuring the intensity of the light reflected at different reflection angles from the surface of the layer (4). 5. Sensor enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad därav, att mellan ljuskällan (1) och ytan av skiktet (4) f inns organ (2c) för delning av den frän ljuskällan (1) kommande ljussträlen tili en mätsträle och en referenssträle, vilka är riktade 10 respektive tili ett mätomräde (A) och ett referens-omräde (B) pä ytan av skiktet (4) , varvid sensorn innefattar ytterligare en detektor (7a och 7b) var för sitt omräde.Sensor according to any of the preceding claims, characterized in that between the light source (1) and the surface of the layer (4), means (2c) are provided for dividing the light beam coming from the light source (1) into a measuring beam and a reference beam. which are directed respectively to a measuring region (A) and a reference region (B) on the surface of the layer (4), the sensor comprising an additional detector (7a and 7b) for each region thereof. 6. Sensor enligt patentkraven 4 och 5, kännetecknad därav, att mellan ljuskällan (1) och ytan finns organ (2c) för delning av de frän ljuskällan (1) kommande ljussträlarna tili mätsträlar och referenssträlar, vilka bäda är anordnade att utspridas tili olika 20 infallsvinklar i förhällande tili respektive mätomrädet (A) och referensomrädet (B) p& ytan av skiktet (4), varvid sensorn innefattar ytterligare tvä detektor-serier (7a och 7b) av vilka den ena är anordnad att mätä det frän mätomrädet (A) vid olika reflektions-25 vinklar reflekterade ljuset och den andra är anordnad att mätä det frän referensomrädet (B) vid olika reflektionsvinklar reflekterade ljuset.Sensor according to claims 4 and 5, characterized in that between the light source (1) and the surface there are means (2c) for dividing the light beams coming from the light source (1) into measuring beams and reference beams, both of which are arranged to spread to different incidence angles in relation to the respective measurement region (A) and the reference region (B) on the surface of the layer (4), the sensor comprising two further detector series (7a and 7b), one of which is arranged to measure it from the measurement region (A) at different reflection angles reflect the light and the other is arranged to measure from the reference area (B) at different reflection angles the light. 7. Sensor enligt nägot av de föregäende patentkraven 30 1, 2 eller 3, kännetecknad därav, att skiktet (4) är beläget i en i analysämnet inskjutbar mätspets (3) , varvid sensorn innefattar en optisk fiber (11) mellan ljuskällan (1) och mätspetsen (3) för ledande av ljuset pä ytan av skiktet (4) genom mätspetsen, och en 35 optisk fiber (11) mellan mätspetsen och detektorn (7) för ledande av det frän ytan (4) reflekterade ljuset tili den utanför mätspetsen (3) befintliga detektoren (7). 2° 84940Sensor according to any of the preceding claims 1, 2 or 3, characterized in that the layer (4) is located in a measuring tip (3) which can be inserted in the analyte blank, the sensor comprising an optical fiber (11) between the light source (1). and the measuring tip (3) for conducting the light on the surface of the layer (4) through the measuring tip, and an optical fiber (11) between the measuring tip and the detector (7) for conducting the light reflected from the surface of the measuring tip (4) 3) existing detector (7). 2 ° 84940 8. Sensor enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, att mätspetsen bestär av ett stycke (3) , säsom en prism, som har skiktet (4) pä en av dess yttersidor. 5Sensor according to claim 7, characterized in that the measuring tip consists of a piece (3), such as a prism having the layer (4) on one of its outer sides. 5 9. Sensor enligt patentkravet 8, kännetecknad därav, att det mätspetsen bildande stycket (3) är löstagbart frän stommen (10) av sensorn och kan utbytas mot ett nytt.Sensor according to claim 8, characterized in that the piece (3) forming the measuring tip is detachable from the body (10) of the sensor and can be replaced with a new one.
FI901186A 1990-03-08 1990-03-08 SENSOR SOM AER BASERAD PAO YTPLASMONRESONANSFENOMENET. FI84940C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI901186A FI84940C (en) 1990-03-08 1990-03-08 SENSOR SOM AER BASERAD PAO YTPLASMONRESONANSFENOMENET.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI901186A FI84940C (en) 1990-03-08 1990-03-08 SENSOR SOM AER BASERAD PAO YTPLASMONRESONANSFENOMENET.
FI901186 1990-03-08

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI901186A0 FI901186A0 (en) 1990-03-08
FI901186A FI901186A (en) 1991-09-09
FI84940B FI84940B (en) 1991-10-31
FI84940C true FI84940C (en) 1992-02-10

Family

ID=8530034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI901186A FI84940C (en) 1990-03-08 1990-03-08 SENSOR SOM AER BASERAD PAO YTPLASMONRESONANSFENOMENET.

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI84940C (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111812163B (en) * 2020-06-23 2022-11-29 武汉工程大学 Semiconductor resistor type ethanol gas sensor and preparation method thereof
CN111812162B (en) * 2020-06-23 2022-12-09 武汉工程大学 Acetone gas sensor excited by visible light and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
FI901186A0 (en) 1990-03-08
FI84940B (en) 1991-10-31
FI901186A (en) 1991-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050236554A1 (en) Optical interrogation system and method for 2-D sensor arrays
US9089842B2 (en) Multi-modal surface plasmon polariton—raman scattering based bio-detection
WO1995022754A1 (en) Device for carrying out an analysis
US6801317B2 (en) Plasmon resonance sensor
US6734956B2 (en) Optical configuration and method for differential refractive index measurements
US7239395B2 (en) Optical interrogation systems with reduced parasitic reflections and a method for filtering parasitic reflections
US7454094B2 (en) Optical reader system and method that uses non-coherent illumination and angular filtering to interrogate a label independent biosensor
CN101294900B (en) High-fineness cavity surface plasma resonance sensing equipment
US7057731B2 (en) Measuring method and apparatus using attenuated total reflection
JP2000019104A (en) Surface plasmon sensor
JP2003139694A (en) Measurement plate
JP2007178442A6 (en) Imaging apparatus and method
JP2013511714A (en) Photodetection apparatus and method
JP2005321244A (en) Optical measuring instrument
FI84940C (en) SENSOR SOM AER BASERAD PAO YTPLASMONRESONANSFENOMENET.
JP2003287493A (en) Measuring apparatus
JP4219689B2 (en) Imaging apparatus and method
JP4367263B2 (en) Diffusion measuring device
US6654123B2 (en) Sensor utilizing attenuated total reflection
JP2005337940A (en) Surface plasmon resonator
US6804007B2 (en) Apparatus for multiplexing two surface plasma resonance channels onto a single linear scanned array
JP2005337939A (en) Surface plasmon resonator
JP2003202289A (en) Measuring unit used in measuring device utilizing total reflection, method of manufacturing measuring unit, and measuring device utilizing total reflection
JP2003329578A (en) Device for measuring by utilizing total reflection light
JP2003075334A (en) Sensor using attenuated total reflection

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS