一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置製造方法
2023-05-20 14:39:46
一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置，主要是利用高數值孔徑顯微物鏡與寬帶徑向偏振光（或稱徑向偏振白光）搭建光譜測量裝置。該測量裝置包括：寬帶光源(1)，光纖(2)，擴束透鏡(3)，偏振片(4)，徑向偏振轉換器(5)，反射鏡(6)，光闌(7)，高數值孔徑油浸顯微物鏡(8)，折射率匹配油(9)，樣品和光譜儀(13)。本實用新型可獲得高空間解析度，高靈敏度和高信噪比的光譜信息。
【專利說明】—種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及表面等離子體波和光譜測量的【技術領域】，特別涉及一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置。
【背景技術】
[0002]光譜是研究物質內部結構和運動及其相互作用的有力工具。在常規光譜探測中，由於衍射極限的存在，其空間解析度很難達到微米以下。而在光譜分析的很多應用中，發光區域的尺度常在納米級別，如單分子螢光，量子線、量子點光源等。
[0003]目前實現高空間解析度的光譜技術主要有兩類:1、利用掃描共聚焦顯微鏡測定光譜。共聚焦顯微鏡具有較高的橫向解析度，但其縱向解析度較低，且橫向解析度仍受衍射極限的限制。2、利用近場光學顯微鏡與近場光譜，用納米尺度的微光學探針掃描而同時得到樣品的形貌和微區光譜，此方法空間解析度高，但裝置成本高，操作複雜，應用頗為不便。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是克服現有測量技術的不足，提出了 一種基於寬帶(或寬波長)表面等離子體波的微區光譜測量裝置，可獲得高空間解析度，高靈敏度和高信噪比的光譜信息。
[0005]本實用新型實現上述目的的技術方案如下:
[0006]一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置，其包括:寬帶光源，光纖，擴束透鏡，偏振片，徑向偏振轉換器，反射鏡，光闌，高數值孔徑油浸顯微物鏡，折射率匹配油，樣品和光譜儀；
[0007]其中，樣品包括玻璃基底，金屬薄膜，待測樣品及上方空氣層構成的四層結構，在玻璃基底上為金屬薄膜，待測樣品粘著在金屬薄膜上；
[0008]寬帶光源由光纖導出，由擴束透鏡擴束後經偏振片，徑向偏振轉換器轉換為徑向偏振光，再經反射鏡，光闌擋去中心光束，得到寬帶環形徑向偏振光束，通過高數值孔徑油浸顯微物鏡，折射率匹配油，以寬角度範圍聚焦輻照在金屬薄膜上，遇待測樣品被散射，散射光被光譜儀採集，進而獲得待測樣品的光譜信息。
[0009]優選的，所述的寬帶光源為白光光源或滷素燈。
[0010]優選的，所述白光光源經偏振片和徑向偏振轉換器後轉換為徑向偏振光。
[0011]優選的，所述徑向偏振光被光闌擋去中心部分，形成環形徑向偏振光束。
[0012]優選的，所述環形徑向偏振光束外徑可覆蓋高數值孔徑油浸物鏡的入瞳。
[0013]優選的，所述的金屬薄膜為金膜或銀膜。
[0014]優選的，所述的待測樣品為生物細胞或納米粒子。
[0015]本實用新型和傳統技術相比的優勢為:
[0016]1、本實用新型空間解析度高。本實用新型以寬帶表面等離子體波為光譜光源，表面等離子體波具有超衍射極限的穿透深度，在強聚焦下徑向偏振光的聚焦光斑尺寸可小至0.3 λ，因而可同時實現聞縱向和橫向解析度。
[0017]2、本實用新型信噪比、靈敏度高。所述寬帶徑向光源通過擴束後，用光闌擋去中心部分光束，得到環形光斑，只讓高反射角01*到3?激發角Θ sp之間的入射光通過，在這一很小的角度範圍內絕大部分能量都耦合了到SP中，直接通過的背景光非常弱，極大地降低了背景噪聲，因而具有高信噪比和靈敏度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置；
[0019]其中，1、寬帶光源,2、光纖,3、擴束透鏡,4、偏振片,5、徑向偏振轉換器,6、反射鏡，
7、光闌，8、高數值孔徑油浸顯微物鏡，9、折射率匹配油，10、基底，11、金屬薄膜，12、待測樣品，13、光譜儀。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述，附圖中相同的標號始終表不相同的部件。
[0021]參照圖1所示的一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置，包括寬帶光源1，光纖2，擴束透鏡3，偏振片4，徑向偏振轉換器5，反射鏡6，光闌7，高數值孔徑油浸顯微物鏡8，折射率匹配油9，玻璃基底10，金屬薄膜11，待測樣品12，光譜儀13。 [0022]其中，樣品包括玻璃基底10，金屬薄膜11，待測樣品12及上方空氣層構成的四層結構，在玻璃基底10上為金屬薄膜11，待測樣品12粘著在金屬薄膜11上；
[0023]寬帶光源I由光纖2導出，由擴束透鏡3擴束後經偏振片4，徑向偏振轉換器5轉換為徑向偏振光，再經反射鏡6，光闌7擋去中心光束，得到寬帶環形徑向偏振光束，通過高數值孔徑油浸顯微物鏡8，折射率匹配油9，以寬角度範圍聚焦輻照在金屬薄膜11上，遇待測樣品12被散射，散射光被光譜儀13採集，進而獲得待測樣品的光譜信息。寬帶光源為白光光源或滷素燈。所述白光光源經偏振片4和徑向偏振轉換器5後轉換為徑向偏振光。徑向偏振光被光闌擋去中心部分，形成環形徑向偏振光束。環形徑向偏振光束外徑可覆蓋高數值孔徑油浸物鏡8的入瞳。所述的金屬薄膜11為金膜或銀膜。所述的待測樣品12為生物細胞或納米粒子。
[0024]進一步的，所述環形光斑的寬度可調節，所述金屬薄膜可根據所測物質的不同選擇不同材料，其厚度控制在幾十納米。
[0025]本實用新型未詳細闡述的部分屬於本領域公知技術。以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制在【具體實施方式】的範圍內，對本【技術領域】的普通技術人員來講，只要各種變化在權利要求限定和確定的本實用新型的精神和範圍內，這些變化是顯而易見的，一切利用本實用新型構思的發明創造均在保護之列。
【權利要求】
1.一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置，其特徵在於:其包括:寬帶光源⑴，光纖⑵，擴束透鏡(3)，偏振片(4)，徑向偏振轉換器(5)，反射鏡(6)，光闌(7)，高數值孔徑油浸顯微物鏡(8)，折射率匹配油(9)，樣品和光譜儀(13)； 其中，樣品包括玻璃基底(10)，金屬薄膜(11)，待測樣品(12)及上方空氣層構成的四層結構，在玻璃基底(10)上為金屬薄膜(11)，待測樣品(12)粘著在金屬薄膜(11)上； 寬帶光源(I)由光纖(2)導出，由擴束透鏡(3)擴束後經偏振片(4)，徑向偏振轉換器(5)轉換為徑向偏振光，再經反射鏡(6)，光闌(7)擋去中心光束，得到寬帶環形徑向偏振光束，通過高數值孔徑油浸顯微物鏡(8)，折射率匹配油(9)，以寬角度範圍聚焦輻照在金屬薄膜(11)上，遇待測樣品(12)被散射，散射光被光譜儀(13)採集，進而獲得待測樣品的光譜信息。
2.根據權利要求1所述的一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置，其特徵在於:所述的寬帶光源為白光光源或滷素燈。
3.根據權利要求2所述的一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置，其特徵在於:所述白光光源經偏振片(4)和徑向偏振轉換器(5)後轉換為徑向偏振光。
4.根據權利要求1所述的一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置，其特徵在於:所述徑向偏振光被光闌擋去中心部分，形成環形徑向偏振光束。
5.根據權利要求4所述的一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置，其特徵在於:所述環形徑向偏振光束外徑可覆蓋高數值孔徑油浸物鏡(8)的入瞳。
6.根據權利要求1所述的一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置，其特徵在於:所述的金屬薄膜(11)為金膜或銀膜。
7.根據權利要求1所述的一種基於寬帶表面等離子體波的微區光譜測量裝置，其特徵在於:所述的待測樣品(12)為生物細胞或納米粒子。
【文檔編號】G01N21/63GK203732445SQ201420106985
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】韓璐, 張鬥國, 陳漪愷, 朱良富, 王茹雪, 王沛, 明海 申請人:中國科學技術大學