FR2849922A1 - Support d'elements chromophores. - Google Patents

Abstract

Support d'éléments chromophores, ces éléments (12) étant destinés à être éclairés par une lumière d'excitation (14) pour émettre une fluorescence (16) à une longueur d'onde différente de celle de la lumière d'excitation, le support (10) comprenant une couche (18) de matière absorbant la longueur d'onde d'excitation et une couche (20) de matière anti-réfléchissante à cette longueur d'onde pour éviter la réflexion de la lumière d'excitation par le support et son addition à la fluorescence émise par les éléments chromophores (12).

Description

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SUPPORT D'ELEMENTS CHROMOPHORES L'invention concerne un dispositif de support d'éléments chromophores, ce dispositif étant du type de ceux communément appelés "biopuces".

Ces dispositifs comprennent un support formé par un substrat en général multicouches, dont une face porte des éléments chromophores qui sont des molécules chimiques ou biologiques, ou des colorants ajoutés ou greffés à des molécules chimiques ou biologiques, ou des nano-structures 10 semiconductrices telles que des fils ou des boîtes quantiques rendues solidaires de ces molécules, ces éléments chromophores émettant une fluorescence, dont la longueur d'onde dépend de leur nature, quand ils sont excités par une lumière appropriée, la détection de cette fluorescence permettant d'identifier et de repérer sur le support les molécules qui ont 15 réagi à des traitements donnés.

On a déjà proposé, notamment dans les demandes WO-A02516912, FR 0115140 et FR 0210285 des mêmes inventeurs, des moyens pour augmenter les efficacités de l'excitation lumineuse et de l'émission de la fluorescence, par exemple par des structurations verticales 20 renforçant l'intensité d'excitation et/ou celle de la fluorescence émise par des effets d'interférence générés par des miroirs. Il reste cependant nécessaire de séparer la lumière d'excitation réfléchie par le support de la fluorescence émise, dans la lumière captée par des moyens de collecte et de mesure et on utilise pour cela des filtres dichroques ou absorbants, 25 mais cette séparation est délicate et la rejection de la lumière d'excitation n'est pas totale.

Les filtres dichroques ont un taux de rejection de la lumière d'excitation qui est élevé, de l'ordre de 50 à 90 dB, c'est-à-dire 1: 10 5 à 1: 10-9. Quand l'intensité de la fluorescence émise est faible, et est 105 à 30 109 fois plus faible que celle de la lumière d'excitation, la réflexion de la lumière d'excitation par le support constitue un fond important qui vient gêner la détection des signaux faibles et ne permet pas l'obtention d'un rapport signal/bruit élevé.

La réflexion par un dioptre air/verre est typiquement de 4% pour des incidences allant jusqu'à 20 degrés environ par rapport à la normale. Au5 delà, elle augmente ou elle diminue en fonction de l'angle et de la polarisation de la lumière. Lorsque le support est une lame mince transparente à faces parallèles, la réflexion de la lumière d'excitation par la face de la lame opposée à celle portant les éléments chromophores est d'intensité comparable (4% de 96% soit 3,84%) et est également gênante. 10 Dans le cas d'une imagerie directe sur une relativement grande surface du support, les deux intensités réfléchies s'ajoutent et la réflexion atteint environ 8%, ce qui est loin d'être négligeable.

Lorsqu'on utilise des supports qui sont très réfléchissants à la longueur d'onde d'excitation, la réflexion est maximale et est proche de 100%.

Il est avantageux cependant que le support soit réfléchissant à la longueur d'onde de la fluorescence émise, car cela permet de multiplier par environ 2 (en optique géométrique) ou par environ 4 (en optique ondulatoire) l'intensité captable de la fluorescence émise.

L'invention a notamment pour but d'apporter à ce problème une solution simple, efficace et économique, permettant d'annuler ou au moins de réduire la réflexion de la lumière d'excitation par le support tout en conservant l'avantage résultant de la réflexion de la fluorescence émise.

Elle propose à cet effet un support d'éléments chromophores, ces 25 éléments étant destinés à être éclairés par une lumière d'excitation pour émettre une fluorescence de longueur d'onde différente de celle de la lumière d'excitation, ce support étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'annulation ou au moins de réduction sensible de la réflexion de la lumière d'excitation, ces moyens étant choisis dans le groupe 30 comprenant: - une couche de matière absorbant la lumière d'excitation, cette couche ayant une épaisseur telle que le produit de cette épaisseur par son coefficient d'absorption cxe à la longueur d'onde d'excitation soit très supérieur à 1 ou ait une valeur connue et contrôlée comprise entre 0,1 et 1 0 environ, - au moins une couche de matière transparente et anti-réfléchissante à la longueur d'onde d'excitation, formée sur au moins une face du support et ayant un indice de réfraction n' voisin de la racine carrée de l'indice de réfraction du support et une épaisseur égale à un multiple impair de Xe/4n'cosO, Xe étant la longueur d'onde d'excitation et O l'angle des rayons 10 d'excitation dans ladite couche anti-réfléchissante Lorsque le support comprend l'un des moyens précités, la réflexion de la lumière d'excitation en direction des moyens de collecte de la fluorescence des éléments chromophores est fortement diminuée, voire annulée, ce qui facilite beaucoup la détection et la mesure de cette 15 fluorescence.

Selon une autre caractéristique de l'invention, une couche absorbante et au moins une couche anti-réfléchissante précitées sont formées sur la face du support opposée à celle portant les éléments chromophores.

Cela permet, dans le cas o le support est transparent à la longueur d'onde d'excitation, d'annuler la réflexion de cette longueur d'onde par la face du support opposée à celle qui porte les éléments chromophores.

Selon une autre caractéristique de l'invention, une couche absorbante et au moins une couche anti-réfléchissante précitées sont 25 formées sur la face du support destinée à recevoir les éléments chromophores. Ainsi, lorsque le support est en matériau transparent à la longueur d'onde d'excitation, on annule la réflexion de cette longueur d'onde par la face du support qui porte les éléments chromophores.

Dans ce cas, la couche absorbante est formée sur la face supérieure 30 du support, et la couche anti-réfléchissante est formée sur la couche absorbante.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le support comprend au moins une couche interne de matière réfléchissant la fluorescence émise par les éléments chromophores, cette couche étant située à une distance d de la face du support portant les éléments 5 chromophores qui est très supérieure à la quantité 2f.n/2NA2, Xf étant la longueur d'onde de la fluorescence émise, n étant l'indice de réfraction du support, NA étant l'ouverture numérique des moyens optiques de collecte de la fluorescence émise, le support comprenant encore au moins une couche antiréfléchissante précitée formée sur sa face destinée à recevoir 10 les éléments chromophores.

Dans ce cas, on conserve les avantages résultant de la réflexion de la fluorescence émise (doublement de l'intensité captée) tout en évitant les inconvénients de la réflexion de la lumière d'excitation par la couche réfléchissante intégrée dans le support.

Avantageusement, une couche absorbante du type précité peut être formée dans le support entre la couche anti-réfléchissante et la couche interne réfléchissant la fluorescence émise.

Selon une autre caractéristique de l'invention, cette couche interne réfléchissante peut être formée par une pluralité de couches diélectriques 20 et est constituée pour avoir une réflexion sensiblement nulle à la longueur d'onde d'excitation pour l'angle d'incidence de la lumière d'excitation sur le support.

Pour cela, la couche interne réfléchissante peut être formée par un empilement de couches ayant une épaisseur optique égale au quart de la 25 longueur d'onde d'excitation et des indices de réfraction qui sont alternativement élevés et faibles, avec une couche centrale d'épaisseur double ou différente. Cet empilement de couches forme une cavité de FabryPerot symétrique appelée aussi micro-cavité.

Dans cet empilement, la longueur d'onde du minimum de réflexion, 30 l'angle et la polarisation utilisés sont déterminés par l'épaisseur de la couche formant cavité.

Dans ce mode de réalisation, une couche absorbante du type précité est avantageusement formée dans le support entre la couche interne réfléchissante et la face du support opposée à celle destinée à porter les éléments chromophores.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le support comprend au moins une couche interne de matière réfléchissant la fluorescence émise et située à une distance de la face du support portant les éléments chromophores qui est inférieure à la quantité If.n/2NA2, et une couche absorbante précitée qui est formée entre cette couche interne 10 réfléchissante et la face du support destinée à porter les éléments chromophores.

Dans ce mode de réalisation, la couche interne de matière réfléchissante peut être une couche métallique ou diélectrique ou une pluralité de couches diélectriques.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le support comprend deux couches de matière réfléchissant la fluorescence émise, ces deux couches formant une cavité de Fabry-Perot dissymétrique et étant située à une distance de la face du support destinée à porter les éléments chromophores qui est inférieure à la quantité 2,f.n/2NA2, et une couche 20 absorbante précitée située entre ces deux couches réfléchissantes et la face de support opposée à celle destinée à porter les éléments chromophores.

Dans ce mode de réalisation, les éléments chromophores peuvent être portés par l'une des couches de matière réfléchissante, à l'extérieur de 25 la cavité de Fabry-Perot.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le support comprend une première couche de matière réfléchissant la fluorescence émise située à une distance de la face du support destinée à porter les éléments chromophores qui est inférieure à la quantité Xf.n/2NA2, une 30 seconde couche de matière réfléchissante recouvrant la face de support destinée à porter les éléments chromophores et située à une distance de la première couche réfléchissante inférieure à la quantité kf.n/NA2, et une couche absorbante précitée située entre la première couche de matière réfléchissante et la face de support opposée à celle destinée à porter les éléments chromophores.

Dans ce mode de réalisation, les éléments chromophores sont entre les deux couches de matière réfléchissante et peuvent être insérés entre ces deux couches par des moyens connus, par exemple par passage à travers des matériaux poreux ou au moyen de micro-canaux débouchant dans des cavités planaires vides formées par gravure sacrificielle d'un 10 empilement de couches prévues à cet effet.

L'invention est également applicable au cas o le support est destiné à porter des éléments chromophores de types différents qui émettent une fluorescence sur des longueurs d'onde différentes quand ils sont excités par des longueurs d'onde différentes appropriées.

La couche absorbante précitée présente alors des bandes d'absorption différentes correspondant aux longueurs d'onde d'excitation et peut être formée à cet effet soit d'un seul constituant approprié, soit d'un mélange de constituants ayant des bandes d'absorption différentes. De même, la couche anti-réfléchissante précitée peut être formée d'un 20 empilement de couches ayant une faible réflexion pour les différentes longueurs d'onde d'excitation. On peut également utiliser une seule couche anti-réfléchissante ayant un indice de réfraction voisin de la racine carrée de l'indice du matériau du support et une épaisseur déterminée pour obtenir une réflexion minimale à une longueur d'onde comprise entre deux 25 longueurs d'onde d'excitation relativement proches l'une de l'autre, la largeur spectrale du minimum de réflexion étant typiquement de plus de 100 mm dans le spectre visible, ce qui permet par exemple de déterminer une épaisseur de couche correspondant à un minimum de réflexion centré sur 580 mm quand on utilise des longueurs d'onde d'excitation de 532 mm 30 et de 633 mm.

De façon générale, l'invention permet d'augmenter de façon sensible le rapport signal/bruit et de minimiser le signal de fond dans des capteurs optiques de détection et de mesure de la fluorescence émise par des éléments chromophores dans un dispositif du type biopuce.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails 5 et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe, à grande échelle, d'un premier mode de réalisation d'un support selon l'invention; - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en coupe illustrant des variantes de réalisation de l'invention; - la figure 4 est un graphe représentant la variation de la réflexion de la lumière en fonction de la longueur d'onde dans le cas du support de la figure 3; les figures 5, 6 et 7 sont des vues schématiques en coupe illustrant d'autres variantes de réalisation de l'invention; En figure 1, la référence 10 désigne globalement un support selon l'invention, qui dans cet exemple de réalisation est constitué essentiellement d'une lame d'un matériau ayant un indice de réfraction n, 20 dont la face supérieure est destinée à supporter des éléments chromophores 12 qui sont par exemple des molécules chimiques ou biologiques comme indiqué plus haut et qui sont fixées en réseau sur la face supérieure du support 10.

Ces éléments chromophores 12 sont éclairés par une lumière 25 d'excitation 14, en général monochromatique ou de faible largeur spectrale, éventuellement polarisée (cas des lasers), dont l'incidence est définie avec précision et est souvent sensiblement perpendiculaire à la surface du support 10, et ils émettent en réponse une fluorescence 16 sur une longueur d'onde qui dépend de la nature des éléments chromophores 12 et 30 qui est supérieure à la longueur d'onde de la lumière d'excitation 14.

L'intensité de la fluorescence émise par les éléments chromophores 12 est très faible par rapport à celle de la lumière d'excitation 14.

Il faut en pratique éclairer un nombre relativement élevé d'éléments chromophores pour obtenir un signal lumineux 16 qui soit exploitable. Il est donc particulièrement intéressant de privilégier la récupération de la 5 fluorescence 16 émise par les éléments chromophores 12 et de diminuer le bruit et le signal d'excitation dans le signal capté par les moyens de détection et de mesure qui sont en général placés au-dessus des éléments chromophores 12 et dont l'axe optique est orienté perpendiculairement à la surface supérieure du support 10.

La présente invention propose pour cela de réduire et autant que possible annuler la réflexion de la lumière d'excitation 14 par le support 10 pour éviter que cette lumière réfléchie s'ajoute à la fluorescence émise 16 dans le signal lumineux capté par les moyens de détection et de mesure, le pourcentage de l'intensité de la lumière d'excitation réfléchie par le support 15 10 pour des incidences sensiblement normales étant de l'ordre de 4% pour chaque dioptre quand le support 10 est en verre ayant un indice de réfraction de 1,5 ou d'environ 25% pour chaque dioptre quand le support 10 est en silicium ayant un indice de réfraction de 3,5 (l'indice du milieu audessus du support étant égal à 1).

L'invention propose d'ajouter au support 10 au moins l'un des moyens suivants: - une couche absorbante 18 réalisée en une matière ayant un indice de réfraction voisin de celui du support 10, son épaisseur d étant déterminée pour que le produit de cette épaisseur par son coefficient 25 d'absorption à la longueur d'onde de la lumière d'excitation soit très supérieur à 1 ou en variante, ait une valeur connue et contrôlée comprise entre 0,1 et 10 environ; - une ou plusieurs couches 20 transparentes anti-réfléchissantes pour la longueur d'onde d'excitation, c'est-à-dire des couches 20 réalisées 30 en une matière ayant un indice de réfraction n' voisin de la racine carrée de l'indice de réfraction du support 10 et ayant une épaisseur égale à 2.e/4n'cosO ou un multiple impair de cette épaisseur, 0 étant l'angle avec la normale des rayons d'excitation dans la ou chaque couche 20.

Lorsque l'incidence est supérieure à environ 550 et que la lumière d'excitation a une polarisation p (champ électrique dans le plan 5 d'incidence), on peut annuler la réflexion de l'excitation lumineuse par le support en réglant l'incidence i à l'angle de Brewster donné par la relation i=arctg(n), n étant l'indice de réfraction du matériau du support. Dans ce cas, la couche absorbante 18 est à l'intérieur du support.

Comme représenté en figure 1, on peut former une ou plusieurs 10 couches anti-réfléchissantes 20 sur la surface supérieure du support 10, et une couche absorbante 18 sur la face inférieure du support 10 ou au voisinage de celle-ci, les éléments chromophores 12 étant alors déposés sur la ou les couches anti-réfléchissantes 20.

On peut également, quand le support 10 est en matériau 15 transparent, former sur sa face inférieure une ou plusieurs couches antiréfléchissantes et une couche absorbante, pour annuler la réflexion de la lumière d'excitation 14 par la face inférieure du support.

On peut également traiter la surface supérieure du support 10 de la même façon, c'est-à-dire la recouvrir par une couche absorbante 18 elle20 même recouverte par une ou plusieurs couches anti-réfléchissantes 20.

Dans ce dernier cas, la lumière d'excitation 14 est absorbée sans traverser le support 10, ce qui supprime toute émission parasite du support 10 à la longueur d'onde de la fluorescence 16 émise par les éléments chromophores 12.

Lorsque le support 10 est en verre, on peut utiliser pour former la couche anti-réfléchissante 20 du fluorure de magnésium MgF2 ayant un indice de réfraction voisin de 1,38. Si la longueur d'onde de la lumière d'excitation est de 532 nm, l'épaisseur de la couche 20 est alors d'environ nm.

La couche absorbante 18 peut être formée de molécules organiques, éventuellement noyées dans une matrice du type sol-gel ou dans une matrice polymère ou bien de pigments inorganiques noyés dans les matrices précitées, ou encore de boîtes quantiques du type CdS ou CdSe par exemple, qui sont dispersées dans une matrice et traitées pour annuler leur luminescence propre.

Dans la variante de réalisation représentée en figure 2, le support 10 est une lame de matière d'indice n et comprend un miroir 22 formé par une couche interne de matière réfléchissant la lumière à la longueur d'onde de la fluorescence émise par les éléments chromophores 12, ce miroir 22 étant situé à une distance des éléments chromophores 12 qui est très 10 supérieure à la quantité Xf.n/2NA2, Xf étant la longueur d'onde de la fluorescence émise 16, n étant l'indice de réfraction du support 10, NA étant l'ouverture numérique des moyens optiques de détection et de mesure de la fluorescence émise.

Dans ce cas, la diminution de la réflexion de la lumière d'excitation 15 14 est obtenue au moyen d'une couche anti-réfléchissante 20 formée sur la face supérieure du support 10 et d'une couche absorbante 18 intercalée dans le support 10 entre la couche anti-réfléchissante 20 et le miroir 22.

La distance entre le miroir 22 et la face supérieure du support 10 est relativement importante, notamment supérieure à 5 iim, ce qui permet 20 d'installer la couche absorbante 18 entre le miroir 22 et la couche antiréfléchissante 20 sans difficulté.

La couche réfléchissante 22 formant le miroir peut être formée de plusieurs couches diélectriques ayant une réflexion nulle pour la longueur d'onde d'excitation à l'angle d'incidence utilisé qui est en général faible et 25 inférieurà 10 .

Comme représenté schématiquement en figure 3, on peut former une cavité ou micro-cavité symétrique de Fabry-Perot entre deux miroirs 22 formés d'empilements de couches diélectriques de même réflectivité.

Pour cela, on peut par exemple réaliser un empilement de couches 30 de matériaux ayant alternativement un indice de réfraction haut H et bas L tels respectivement que TiO2 et SiO2, chaque couche ayant une épaisseur il optique égale à Xe/4, l'empilement étant par exemple tel que HLHLHLHL X LHLHLHLH, o L et H désignent les couches d'indice haut et d'indice bas respectivement et X désigne une couche du type H par exemple formant cavité dont l'épaisseur permet d'ajuster la longueur d'onde du ou des modes des cavités pour laquelle la réflexion est nulle.

On peut bien entendu limiter la réflexion de la lumière d'excitation sur la face inférieure du support 10 par un dépôt d'une couche antiréfléchissante 20 et d'une couche absorbante 18.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, une couche absorbante 10 18 est au voisinage de la face inférieure du support 10 tandis qu'une couche anti-réfléchissante 20 est formée sur la face supérieure du support et porte les éléments chromophores 12.

Dans ce cas, et comme représenté schématiquement en figure 4, la réflexion du support 10 est nulle pour la longueur d'onde d'excitation Se et 15 est très élevée, de préférence voisine de 100% pour la longueur d'onde Of de la fluorescence émise par les éléments chromophores.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, le support 10 est une lame de matériau ayant un indice de réfraction n, qui comporte une couche réfléchissante 24 à réflexion élevée qui est métallique ou formée par un 20 empilement de couches diélectriques et qui est située à une distance d de la face supérieure du support portant les éléments chromophores 12 inférieure à la quantité Xf.n/2NA2 o 2f est la longueur d'onde de la fluorescence émise par les éléments chromophores 12 et NA est l'ouverture numérique des moyens optiques de détection et de mesure de 25 cette fluorescence.

Cela permet de générer un effet d'interférence améliorant la collecte de la fluorescence émise en application des lois de l'optique ondulatoire.

On sait, par les demandes antérieures précitées des mêmes inventeurs, que l'on peut ainsi générer une double résonance de la lumière d'excitation 30 et de la fluorescence émise en faisant concider les ventres de champs électriques pour ces deux longueurs d'onde sur les éléments chromophores 12 portés par la face supérieure du support 10. On peut aussi ne générer qu'une résonance de la fluorescence émise, avec un état d'interférence quelconque de la lumière d'excitation sur les éléments chromophores.

Dans cet exemple de réalisation, l'annulation ou la diminution de la réflexion de la lumière d'excitation est obtenue en formant une couche absorbante 18 d'épaisseur déterminée entre la couche réfléchissante 24 et les éléments chromophores 12, cette épaisseur étant inférieure ou égale à la distance entre la couche réfléchissante 24 et les éléments chromophores 10 12.

La couche 18 permet d'absorber autant que nécessaire la longueur d'onde d'excitation sans absorber la longueur d'onde de la fluorescence émise.

On peut en effet déterminer une valeur du produit (cOe.d), (ae étant le 15 coefficient d'absorption de la couche 18 à Xe et d étant l'épaisseur de cette couche, et une distance D entre la couche réfléchissante 24 et la face du support destinée à porter les éléments chromophores, qui sont telles que la réflexion globale du support soit nulle à 2,e. Si rn est la réflectivité en amplitude à Se à l'interface support-air pour une incidence et une 20 polarisation données, et si r2 est la réflexion en amplitude à Se de la couche 24, on peut annuler la première réflexion par la seconde si, en amplitude: r2 exp (-cxe.d) = rn ou xe.d = Ln (r2/rl) et si 2n.DcosO est un multiple impair de %?e/2, 0 étant l'angle d'incidence du 25 rayon d'excitation sur la couche 24, pour que les rayons générés par les deux réflexions aient sensiblement la même amplitude et soient en opposition de phase.

Cette condition sur les phases est la même que celle assurant un renforcement de l'excitation au niveau des éléments chromophores 12, 30 comme indiqué dans les demandes antérieures précitées des inventeurs.

On peut ainsi utiliser une couche 18 moins absorbante et donc moins épaisse et réduire les contraintes sur la réflectivité de la couche 24 à Xe, puisque l'on peut annuler par la couche 18 l'effet combiné des réflexions de l'excitation lumineuse sur la face supérieure du support 10 et sur la couche 24.

En variante et comme représenté en figure 6, on peut remplacer la couche réfléchissante métallique 24 par une cavité de Fabry-Perot non symétrique formée entre deux couches réfléchissantes 22 différentes, dont l'une forme la face supérieure du support 10 et porte les éléments 10 chromophores 12 et dont l'autre est à l'intérieur du support 10 et située à une distance des éléments chromophores 12 qui est inférieure à la quantité précitée Xf.n/2NA2.

Une couche absorbante 18 est alors formée sur la face inférieure du support 10 ou au voisinage de cette face inférieure, éventuellement en 15 combinaison avec une couche anti-réfléchissante 20 précitée.

On peut également, en variante, utiliser un miroir de Bragg formé par des empilements périodiques de couches de matériaux d'indice élevé et d'indice bas, à bande relativement étroite pour avoir une réflectivité forte à la longueur d'onde de la fluorescence émise et une réflectivité faible en 20 dehors de cette bande, en ajoutant à ce miroir de Bragg une couche antiréfléchissante ou une couche absorbante du type précité, mais ayant une épaisseur très faible pour rester dans le domaine de l'optique ondulatoire.

Deux modes préférés de l'invention sont alors les suivants: - le miroir de Bragg est formé pour présenter exactement l'amplitude 25 et la phase de la réflectivité à Se pour que la combinaison de la réflexion par le miroir de Bragg avec la réflexion par la face supérieure du support 10 annule la réflexion globale de le par le support, - le miroir de Bragg n'est pas ajusté avec précision en réflectivité et surtout en amplitude et a une bande large et c'est alors une couche 30 absorbante 18 interposée entre ce miroir et la face supérieure du support qui permet par un choix approprié du produit (coe.d) comme indiqué ci- dessus d'annuler la réflexion globale du support à Se.

On peut utiliser des procédés connus de synthèse optique tels que le procédé "flip-flop" pour former les empilements de couches des miroirs de Bragg.

De façon très générale, on peut jouer sur l'incidence et la polarisation de la lumière d'excitation pour obtenir l'annulation de la réflexion globale par le support tout en simplifiant autant que possible la synthèse des couches empilées, afin de respecter les autres contraintes qui favorisent l'obtention d'un bon signal de fluorescence. Selon un autre 10 aspect, on peut associer le support selon l'invention à des moyens d'éclairage fournissant une excitation lumineuse dont l'incidence et la polarisation sont définies pour réduire la réflexion parasite par le support.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 7, le support 10 comprend une lame de matériau ayant un indice de réfraction n et deux miroirs 26, 28 15 séparés l'un de l'autre et entre lesquels se trouvent les éléments chromophores 12.

Plus précisément, les éléments chromophores 12 sont portés par une couche 30 de matière transparente qui recouvre le miroir inférieur 28 et le miroir supérieur 26 recouvre la couche 30 en étant séparé de celle-ci par20 une couche entretoise 32 qui est par exemple gravée pour former les cavités dans lesquelles sont déposés les éléments chromophores 12.

Les miroirs 26, 28 fonctionnent dans les conditions de l'optique ondulatoire, c'est-à-dire que le miroir 28 est séparé des éléments chromophores 12 d'une distance qui est inférieure à la quantité Xf.n/2NA2 et 25 que la distance entre les deux miroirs 26, 28 est inférieure à la quantité Xf.n/NA2.

Les caractéristiques des miroirs 26, 28 sont déterminées pour que la longueur d'onde d'excitation soit transmise par le miroir inférieur 28 et que la longueur d'onde de la fluorescence émise soit réfléchie par le miroir 28 et 30 traverse le miroir supérieur 26 pour pouvoir être captée par les moyens de détection et de mesure.

Une couche absorbante 18 du type précité est formée sur ou au voisinage de la face inférieure du support 10 et est éventuellement associée à une couche anti-réfléchissante précitée comme déjà indiqué pour les modes de réalisation précédents.

Claims (24)

REVENDICATIONS

1. Support d'éléments chromophores, ces éléments (12) étant destinés à être éclairés par une lumière d'excitation (14) pour émettre une 5 fluorescence (16) de longueur d'onde différente de celle de la lumière d'excitation, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'annulation ou au moins de réduction sensible de la réflexion de la lumière d'excitation, ces moyens étant choisis dans le groupe comprenant: - une couche (18) de matière absorbant la lumière d'excitation, - au moins une couche (20) de matière transparente et antiréfléchissante à la longueur d'onde d'excitation formée sur au moins une face du support et ayant un indice de réfraction n' voisin de la racine carrée de l'indice de réfraction du support (10) et une épaisseur égale à un multiple impair de Xe/4n'cosO, O étant l'angle des rayons lumineux 15 d'excitation dans ladite couche anti-réfléchissante (20).

2. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche absorbante (18) a une épaisseur telle que le produit de cette épaisseur par son coefficient d'absorption à la largeur d'onde d'excitation soit très supérieur à 1 ou ait une valeur connue et contrôlée comprise entre 0, 1 et 20 10 environ.

3. Support selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une couche absorbante (18) et au moins une couche anti-réfléchissante (20) précitée sont formées sur la face du support opposée à celle portant les éléments chromophores (12).

4. Support selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'une couche absorbante (18) et au moins une couche anti-réfléchissante (20) précitées sont formées sur la face du support (10) destinée à recevoir les éléments chromophores.

5. Support selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche 30 anti-réfléchissante (20) est formée sur la couche absorbante (18).

6. Support selon la revendication 1, 2, ou 3, destiné à être utilisé avec des moyens optiques de collecte de la fluorescence émise ayant une ouverture numérique NA, caractérisé en qu'il comprend au moins une couche interne (22) de matière réfléchissant la fluorescence émise par les éléments chromophores (12) et située à une distance d de la face du 5 support destinée à porter les éléments chromophores qui est très supérieure à la quantité Xf.n/2NA2, ainsi qu'au moins une couche antiréfléchissante (20) précitée formée sur la face du support destinée à recevoir les éléments chromophores.

7. Support selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend 10 également une couche absorbante (18) précitée formée entre la couche antiréfléchissante (20) et la couche interne réfléchissante (22).

8. Support selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche interne réfléchissante (22) comprend une pluralité de couches diélectriques et a une réflexion sensiblement nulle à la longueur d'onde d'excitation pour 15 l'angle d'incidence de la lumière d'excitation sur le support (10).

9. Support selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite couche interne réfléchissante comprend un empilement de couches ayant une épaisseur égale à Xe/4 et des indices de réfraction alternativement élevés et faibles et délimitant une cavité de Fabry-Perot symétrique.

10. Support selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'épaisseur de la cavité est déterminée pour une réflexion nulle à la longueur d'onde d'excitation.

11. Support selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une couche absorbante (18) précitée entre la couche 25 interne réfléchissante (22) et la face de support opposée à celle destinée à porter les éléments chromophores.

12. Support selon des revendications 1 à 5, destiné à être utilisé avec des moyens optiques de collecte de la fluorescence émise ayant une ouverture numérique NA, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une 30 couche interne (24) de matière réfléchissant la fluorescence émise et située à une distance de la face destinée à porter les éléments chromophores (12) qui est inférieure à la quantité Xf.n/2NA2.

13. Support selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'une couche absorbante (18) précitée est formée entre la couche interne réfléchissante (24) et la face du support destinée à porter les éléments chromophores.

14. Support selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que la couche interne (24) de matière réfléchissante est une couche métallique ou un empilement de couches diélectriques.

15. Support selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que 10 l'épaisseur de la couche absorbante (18) et son coefficient d'absorption à la longueur d'onde d'excitation ainsi que la distance de la couche réfléchissante (24) à la face du support destinée à porter les éléments chromophores sont déterminés pour annuler la réflexion globale de la lumière d'excitation par le support, le produit de l'épaisseur et du coefficient 15 d'absorption de la couche absorbante étant déterminé pour que les amplitudes de la lumière d'excitation réfléchie d'une part par ladite face du support (10) et d'autre part par la couche réfléchissante (24) soient sensiblement égales et la distance de cette face à la couche réfléchissante (24) étant déterminée pour que les phases soient en opposition sur ladite 20 face du support (10).

16. Support selon la revendication 15, caractérisé en ce que la distance D de la couche réfléchissante (24) à ladite face du support est telle que la quantité 2n.DcosO est un multiple impair de la demi-longueur d'onde d'excitation.

17. Support selon la revendication 12, caractérisé en ce que la couche interne réfléchissante est formée par un miroir de Bragg réfléchissant la lumière d'excitation avec une amplitude et une phase telles que, par combinaison avec la lumière d'excitation réfléchie par la face du support destiné à porter les éléments chromophores, la réflexion globale de 30 la lumière d'excitation par le support (10) est sensiblement nulle.

18. Support selon la revendication 1, 2, ou 3, destiné à être utilisé avec des moyens optiques de collecte de la fluorescence émise ayant une ouverture numérique NA, caractérisé en ce qu'il comprend deux couches (22) de matière réfléchissant la fluorescence émise, ces deux couches (22) formant une cavité de Fabry-Perot dissymétrique et étant situées à une 5 distance de la face de support destinée à porter les éléments chromophores qui est inférieure à 2f.n/2NA2, et une couche absorbante (18) précitée située entre ces couches réfléchissantes (22) et la face de support opposée à celle destinée à porter les éléments chromophores.

19. Support selon la revendication 1, 2 ou 3, destiné à être utilisé 10 avec des moyens optiques de collecte de la fluorescence émise ayant une ouverture numérique NA, caractérisé en qu'il comprend deux couches de matière réfléchissant la fluorescence émise, l'une (28) de ces couches étant située à l'intérieur du support à une distance de la face destinée à porter les éléments chromophores qui est inférieure à la quantité %,f. n/2NA2 15 l'autre (26) de ces couches recouvrant la face du support destinée à porter les éléments chromophores et étant située à une distance de la première couche réfléchissante (28) inférieure à la qualité kf.n/NA2, et une couche absorbante (18) précitée formée dans le support entre la première couche de matière réfléchissante (28) et la face du support opposée à celle 20 destinée à porter les éléments chromophores.

20. Support selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche absorbante (18) précitée est formée de molécules organiques, éventuellement noyées dans une matrice du type sol-gel ou polymère, ou de pigments inorganiques noyés dans une matrice du type 25 sol-gel ou de boîtes quantiques par exemple du type CdS ou Cd Se dispersées dans une matrice et n'ayant pas de luminescence propre.

21. Support selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est destiné à être éclairé par une lumière d'excitation à polarisation p dont l'incidence est à l'angle de Brewster correspondant au 30 matériau du support et comprend une couche absorbante précitée située à l'intérieur du support.

22. Support selon l'une des revendications précédentes, destiné à porter des éléments chromophores d'au moins deux types différents, émettant une fluorescence à des longueurs d'onde différentes, caractérisé en ce que ladite couche anti-réfléchissante (20) a une faible réflexion pour au moins deux longueurs d'onde d'excitation précitées.

23. Support selon la revendication 22, caractérisé en ce que ladite couche anti-réfléchissante comprend un empilement de couches à faible réflexion pour plusieurs longueurs d'onde d'excitation.

24. Support selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que 10 ladite couche absorbante (18) comprend des composants absorbant des longueurs d'onde d'excitation différentes.